不同磁极面的双片径向六极混合磁轴承支承的电主轴系统技术方案

本发明专利技术公开一种不同磁极面的双片径向六极混合磁轴承支承的电主轴系统，带动转轴旋转，高速主轴电机的轴向左右两侧各是一个结构相同、相对于高速主轴电机中心点对称的径向‑轴向磁轴承，轴向右侧的第一径向‑轴向磁轴承由沿轴向依次布置的第一径向磁轴承、第一环形永磁体和第一锥形磁轴承组成，第一径向磁轴承靠近高速主轴电机，第一锥形磁轴承由第一锥形定子、第一锥形转子和第一锥形磁轴承控制线圈组成，第一锥形转子的锥形外表面和第一锥形定子磁极的内表面是锥形，第一锥形定子磁极的锥形内表面大端靠近第一径向磁轴承；本发明专利技术采用锥形磁轴承取代轴向磁轴承，可以去掉止推盘，缩短转子轴向长度，有利于转子临界转速的提高。

【技术实现步骤摘要】
不同磁极面的双片径向六极混合磁轴承支承的电主轴系统
本专利技术属于非接触式磁悬浮轴承领域，具体涉及由混合磁悬浮轴承支承的电主轴系统，适用于高速、超高速、高精度的数控机床。
技术介绍
传统接触式轴承(滑动轴承、滚动轴承)支承的电主轴由于主轴与轴承之间的接触摩擦和磨损，带来了主轴热变形、寿命短、抗震性不足等一系列问题。磁悬浮轴承(简称磁轴承)利用通电线圈或永磁体产生电磁力将转子悬浮于空中，使定子和转子之间没有任何机械接触，具有无摩擦、无磨损、无污染、高速度、高精度、高效率、噪声小和寿命长等一系列传统轴承无可比拟的优点，特别符合高速电主轴的高速、高精、寿命长的要求。磁轴承按照受控自由度数可以分为单自由度磁轴承(轴向磁轴承)、两自由度磁轴承(径向磁轴承)和三自由度磁轴承(径向-轴向磁轴承)。电主轴采用三自由度磁轴承支承，可以减小体积，缩短了轴向长度，有利于转子临界转速的提高。按悬浮力产生方式可以分为被动磁轴承(悬浮力由永磁体提供)、主动磁轴承(悬浮力由线圈电流提供)和混合磁轴承(悬浮力由永磁体和线圈电流共同产生)，电主轴采用混合磁轴承支承，永磁本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种不同磁极面的双片径向六极混合磁轴承支承的电主轴系统，包括一根转轴(1)，高速主轴电机转子(17)同轴心地套在转轴(1)的轴向中间位置，带动转轴(1)旋转，其特征是：高速主轴电机(29)的轴向左右两侧各是一个结构相同、相对于高速主轴电机(29)中心点对称的径向-轴向磁轴承，轴向右侧的第一径向-轴向磁轴承(28)由沿轴向依次布置的第一径向磁轴承(281)、第一环形永磁体(12)和第一锥形磁轴承(282)组成，第一径向磁轴承(281)靠近高速主轴电机(29)，第一锥形磁轴承(282)远离高速主轴电机(29)，第一环形永磁体(12)沿轴向充磁，固定嵌在第一径向磁轴承(281)和第一锥形磁轴承(...

【技术特征摘要】
1.一种不同磁极面的双片径向六极混合磁轴承支承的电主轴系统，包括一根转轴(1)，高速主轴电机转子(17)同轴心地套在转轴(1)的轴向中间位置，带动转轴(1)旋转，其特征是：高速主轴电机(29)的轴向左右两侧各是一个结构相同、相对于高速主轴电机(29)中心点对称的径向-轴向磁轴承，轴向右侧的第一径向-轴向磁轴承(28)由沿轴向依次布置的第一径向磁轴承(281)、第一环形永磁体(12)和第一锥形磁轴承(282)组成，第一径向磁轴承(281)靠近高速主轴电机(29)，第一锥形磁轴承(282)远离高速主轴电机(29)，第一环形永磁体(12)沿轴向充磁，固定嵌在第一径向磁轴承(281)和第一锥形磁轴承(282)之间且三者的外径相同，所述的第一径向磁轴承(281)由第一径向定子(14)、第一径向转子(13)和第一径向控制线圈(15)组成，第一径向定子(14)同轴套在第一径向转子(13)外部且二者之间存在径向气隙；所述的第一径向定子(14)由一个第一环形径向定子轭(141)以及六个沿第一环形径向定子轭(141)内壁圆周均匀布置的呈凸型的第一径向定子磁极(142)组成，第一径向定子磁极(142)内壁表面为圆柱面，每个第一径向定子磁极(142)上都缠绕方向相同的第一径向控制线圈(15)，相对磁极的第一径向控制线圈(15)串联成一相且三相星形连接，第一径向转子(13)为圆筒状，同轴心地紧密固定套在转轴(1)外；所述的第一锥形磁轴承(282)由第一锥形定子(8)、第一锥形转子(6)和第一锥形磁轴承控制线圈(7)组成，第一锥形定子(8)同轴心地套在第一锥形转子(6)外部，且二者之间存在气隙，第一锥形转子(6)同轴心地紧密固定套在转轴(1)外，第一锥形定子(8)由一个第一环形定子轭(81)以及六个沿第一环形定子轭(81)圆周方向均匀地呈凸型分布的第一锥形定子磁极(82)组成，每个第一锥形定子磁极(82)上都绕方向相同的第一锥形磁轴承控制线圈(7)，相对磁极的第一锥形磁轴承控制线圈(7)串联成一相且三相星形连接；第一锥形定子磁极(82)的内表面是锥角为θ的锥形，第一锥形转子(6)的锥形外表面是与第一锥形定子磁极(82)的锥形内表面结构一致的锥形，二者之间存在锥形的气隙；第一锥形定子磁极(82)的锥形内表面和第一锥形转子(6)的锥形外表面的大端靠近第一径向磁轴承(281)、小端朝向与大端相反；所述的第一锥形转子(6)和第一径向转子(13)沿轴向固定串接在一起；轴向左侧的第二径向-轴向磁轴承(30)是由沿轴向依次布置的第二锥形磁轴承(301)、第二环形永磁体(20)和第二径向磁轴承(302)组成，第二锥形磁轴承(301)和结构和第一锥形磁轴承(282)完全相同但两者沿高速主轴电机(29)的中心对称布置，第二环形永磁体(20)和第一环形永磁体(12)的结构完全相同但两者沿高速主轴电机(29)的中心对称布置，第二径向磁轴承(302)和第一径向磁轴承(281)的结构完全相同但两者沿高速主轴电机(29)的中心对称布置。


2.根据权利要求1所述的不同磁极面的双片径向六极混合磁轴承支承的电主轴系统，其特征是：所述的锥角θ是由磁轴承设计要求的径向承载力Fr和轴向承载力Fz比值决定：改变锥角θ的大小能改变径向悬浮力和轴向悬浮力之比。


3.根据权利要求2所述的不同磁极面的双片径向六极混合磁轴承支承的电主轴系统，其特征是：当锥...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴梦瑶，朱熀秋，朱利东，华逸舟，刘钙，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32