一种永磁偏置轴向磁轴承及其使用方法技术

本发明专利技术公开了一种永磁偏置轴向磁轴承及其使用方法，包括上轴承定子组件、下轴承定子组件、上轴向轴承绕组、下轴向轴承绕组、转子组件和紧固件，所述上轴向轴承绕组设于上轴承定子组件内部，所述下轴向轴承绕组地下轴承定子组件内部，所述上轴承定子组件与下轴承定子组件之间设有永磁体，所述转子组件与上轴承定子组件和下轴承定子组件同轴，所述紧固件依次穿过上轴承定子组件和下轴承定子组件，所述上轴承定子组件与下轴承定子组件磁力相反。该磁轴承在缩小推力盘尺寸的同时能增强磁力，推力盘结构不至于受离心力破坏，保证设备的正常运行。该磁轴承的使用方法根据需求不同，调整磁场的磁力线分布，能降低系统损耗，减小外径尺寸，降低成本。降低成本。降低成本。

【技术实现步骤摘要】
一种永磁偏置轴向磁轴承及其使用方法


[0001]本专利技术涉及磁悬浮轴承领域，具体的说是一种永磁偏置轴向磁轴承及其使用方法。

技术介绍

[0002]磁悬浮轴承系统应用于磁悬浮高速电机中，起到让电机转子能够依靠磁力悬浮，与支撑结构无机械摩擦的作用。由于磁悬浮轴承的推力盘尺寸大小决定轴向磁力的大小，所以转速较高的轴需要大尺寸的推力盘，而对于传统轴向磁悬浮轴承，在高转速条件下，尺寸过大的推力盘往往不能承受高达几万转的转速下的离心力，造成了系统设计没法满足更高转速的要求。另外，传统的磁轴承还存在另一个问题，常规电磁轴向轴承由于需要偏置电流提供偏置磁场，而偏置电流的存在往往使得系统的损耗明显增加。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种永磁偏置轴向磁轴承及其使用方法，解决磁悬浮轴承无法满足高转速电机应用的问题。该磁轴承在缩小推力盘尺寸的同时能增强磁力，推力盘结构不至于被离心力破坏，保证设备的正常运行。该磁轴承的使用方法根据需求不同，调整磁场的磁力线分布，能降低系统损耗，缩小外径尺寸，减少成本。
[0004]本专利技术解决其技术问题所采取的技术方案是：一种轴向永磁偏置磁轴承，包括上轴承定子组件、下轴承定子组件、上轴向轴承绕组、下轴向轴承绕组、转子组件和紧固件，所述上轴向轴承绕组设于上轴承定子组件内部，所述下轴向轴承绕组设于下轴承定子组件内部，所述上轴承定子组件与下轴承定子组件之间设有永磁体，所述转子组件与上轴承定子组件和下轴承定子组件同轴，所述紧固件依次穿过上轴承定子组件和下轴承定子组件，所述上轴承定子组件与下轴承定子组件磁力相反。
[0005]进一步，所述转子组件包括上推力盘和下推力盘，所述上推力盘与下推力盘连接形成“工”字型，所述上推力盘的上部与上轴承定子组件形成磁场，所述下推力盘与下轴承定子组件形成磁场，所述上推力盘与下推力盘具有导磁性。
[0006]进一步，所述上轴承定子组件包括上轴承定子A和上轴承定子B，所述上轴承定子A与上轴承定子B形成第一环槽，所述上轴向轴承绕组设于第一环槽内，上推力盘的上端周边与第一环槽对应设置。
[0007]进一步，所述下轴承定子组件包括下轴承定子B和4下轴承定子A，所述下轴承定子A与下轴承定子B形成第二环槽，所述下轴向轴承绕组设于第二环槽内，下推力盘的周边与第二环槽对应设置。
[0008]一种轴向永磁偏置磁轴承的使用方法，包括调整永磁偏置磁场的分布、调整推力盘向上出力时磁场的分布和调整推力盘向下出力时磁场的分布。
[0009]进一步，调整永磁偏置磁场的分布：磁力线从永磁体上端出发，经过上轴向磁轴承定子，分成两路，分别从上推力盘的上下边缘，汇聚到上推力盘，经过推力盘沿着轴向向下，
再从下推力盘流出，分成两路沿着推力盘上线边缘进入下轴向磁轴承定子，再分成两路，最后汇聚到永磁体下端形成闭合磁路。
[0010]进一步，调整推力盘产生向上磁力时磁场分布：磁力线从永磁体上端出发，经过上轴向磁轴承定子，从上推力盘的上边缘，流入上推力盘，经过推力盘沿着轴向向下，再从下推力盘流出，沿着推力盘上边缘进入下轴向磁轴承定子，最后回流到永磁体下端形成闭合磁路。
[0011]进一步，调整推力盘产生向下磁力时磁场分布：磁力线从永磁体上端出发，经过上轴向磁轴承定子，从上推力盘的下边缘，流入上推力盘，经过推力盘沿着轴向向下，再从下推力盘流出，沿着下推力盘的下边缘进入下轴向磁轴承定子，最后回流到永磁下端形成闭合磁路。
[0012]本专利技术的有益效果：
[0013]本专利技术的一种轴向永磁偏置磁轴承缩小了推力盘的直径尺寸，推力盘由上推力盘和下推力盘构成，从以往的一个推力盘提供磁力改为两个推力盘提供磁力，保证推力盘结构不受离心力破坏的情况下，满足了大载荷的要求，保证高转速下能够正常使用。在上轴向轴承定子与下轴向轴承定子之间设置了永磁体，通过永磁体提供偏置磁场，无需采用电流提供偏置磁场，减少了系统损耗节能明显，缩小外径尺寸，降低成本。
附图说明
[0014]图1为本专利技术整体的轴测图；
[0015]图2为永磁体的安装位置结构示意图；
[0016]图3为剖视图；
[0017]图4为永磁偏置磁场磁力线分布图；
[0018]图5为磁力盘向上出力时磁力线分布图；
[0019]图6为磁力盘向下出力时磁力线分布图。
[0020]图中：
[0021]1上轴承定子A、2上轴承定子B、3下轴承定子B、4下轴承定子A、5永磁体、6上轴向轴承绕组、7下轴向轴承绕组、8轴、9上推力盘、10下推力盘、11紧固件、12上轴承定子组件、13下轴承定子组件、14第一环槽、15第二环槽、a永磁偏置磁场分布、b推力盘向上出力时的磁场分布、c推力盘向下出力时的磁场分布
具体实施方式
[0022]参照说明书附图对本专利技术的一种永磁偏置轴向磁轴承及其使用方法作以下详细说明。
[0023]如图1至图6示，本专利技术的一种永磁偏置轴向磁轴承，包括上轴承定子组件12、下轴承定子组件13、上轴向轴承绕组6、下轴向轴承绕组7、转子组件和紧固件11，所述上轴向轴承绕组6设于上轴承定子组件内部，所述下轴向轴承绕组7设于下轴承定子组件内部，所述上轴承定子组件与下轴承定子组件之间设有永磁体5，所述转子组件与上轴承定子组件和下轴承定子组件同轴，所述紧固件11可采用螺栓，螺栓依次穿过上轴承定子组件和下轴承定子组件串联起来并压紧永磁体5，如图2所示，其中永磁体5可为分块组合形式，也可为圆
环状，通过永磁体5提供偏置磁场，无需采用电流提供偏置磁场，减少了系统损耗。如果永磁体5为圆环状，螺栓依次穿过上轴承定子组件、永磁体和下轴承定子组件。所述上轴承定子组件与下轴承定子组件的磁场相反。所述上轴向轴承绕组6和下轴向轴承绕组7分别为漆包线绕制而成。
[0024]所述转子组件包括上推力盘9和下推力盘10，所述上推力盘9与下推力盘10连接形成“工”字型，轴8与上推力盘9和下推力盘10中心孔过盈配合且同轴。所述上推力盘9的上部与上轴承定子组件形成磁场，所述下推力盘10与下轴承定子组件形成磁场，所述上推力盘9与下推力盘10导磁，上推力盘的磁力线可沿着侧壁导入下推力盘，磁力线再通过下推力盘导入下轴向轴承定子，形成完整的闭合磁路，通过控制上下绕组的电流大小和方向来控制整个系统的磁力大小和方向，通过控制策略纠正位置偏移，达到磁悬浮的作用。
[0025]所述上轴承定子组件12包括上轴承定子A1和上轴承定子B2，所述上轴承定子A1与上轴承定子B2形成第一环槽14，所述上轴向轴承绕组6设于第一环槽14内，上推力盘的上端周边与第一环槽对应设置且插入第一环槽内，接收由上轴向轴承定子输出的磁力。所述下轴承定子组件13包括下轴承定子B3和下轴承定子A4，所述下轴承定子A与下轴承定子B形成第二环槽15，所述下轴向轴承绕组设于第二环槽15内，下推力盘10的周边与第二环槽15对应设置。
[0026]一个轴向磁悬浮轴承系统若要实现悬浮功能，需要其能够产生两个方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种永磁偏置轴向磁轴承，其特征是，包括上轴承定子组件、下轴承定子组件、上轴向轴承绕组、下轴向轴承绕组、转子组件和紧固件，所述上轴向轴承绕组设于上轴承定子组件内部，所述下轴向轴承绕组设于下轴承定子组件内部，所述上轴承定子组件与下轴承定子组件之间设有永磁体，所述转子组件与上轴承定子组件和下轴承定子组件同轴，所述紧固件依次穿过上轴承定子组件和下轴承定子组件。2.根据权利要求1所述的一种永磁偏置轴向磁轴承，其特征是，所述转子组件包括上推力盘和下推力盘，所述上推力盘与下推力盘连接形成“工”字型，所述上推力盘的上部与上轴承定子组件形成闭合磁场，所述下推力盘与下轴承定子组件形成闭合磁场，所述上推力盘与下推力盘具有导磁性。3.根据权利要求1或2所述的一种永磁偏置轴向磁轴承，其特征是，所述上轴承定子组件包括上轴承定子A和上轴承定子B，所述上轴承定子A与上轴承定子B形成第一环槽，所述上轴向轴承绕组设于第一环槽内，上推力盘的上端周边与第一环槽对应设置。4.根据权利要求1或2所述的一种永磁偏置轴向磁轴承，其特征是，所述下轴承定子组件包括下轴承定子B和下轴承定子A，所述下轴承定子A与下轴承定子B形成第二环槽，所述下轴向轴承绕组设于第二环槽内，下推力盘的周边与第二环槽对应设置。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：张英哲，丁印恕，牛俊卜，
申请(专利权)人：山东明天机械集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：