用于磁性轴承的磁路装置制造方法及图纸

在包括由多个永磁体构成的永磁体环和软磁材料环的用于磁性轴承的磁路装置中，增强了永磁体环的轴向端面附近的磁场的圆周均匀性。一种用于磁性轴承的磁路装置包括：永磁体环，通过沿圆周方向设置多个各向异性永磁体11而形成；第一软磁材料环12，与永磁体环的外圆周表面接触；以及第二软磁材料环13，与永磁体环的内圆周表面接触。该多个各向异性永磁体中的每一个均平行于穿过各向异性永磁体的中心C并且在径向方向上延伸的直线进行磁化。永磁体环的整个外圆周表面均具有同极性，以及永磁体环的整个内圆周表面均具有同极性，并且与永磁体环的外圆周表面具有相反的极性。在第一软磁材料环和第二软磁材料环中的至少一个上形成在轴向方向上的凹槽12a、13a。13a。13a。

【技术实现步骤摘要】
用于磁性轴承的磁路装置


[0001]本专利技术涉及一种用于磁性轴承的磁路装置。

技术介绍

[0002]超导磁性轴承是一种轴承，其包括环形超导体部分和环形永磁体部分，并且通过由永磁体和超导体产生的磁场引起的通量钉扎效应(flux pinning effect)而使用全向不可控且稳定的磁悬浮力。与通常使用的滚动轴承相比，存在的优点在于，例如，不需要对轴承进行润滑等维护，使用寿命长，不会产生灰尘，并且可进行高速旋转。另外，由于没有滑动摩擦或机械摩擦，因而具有不会产生机械损失并可实现高效率的优点。
[0003]第2014
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98424号日本专利公开中描述的超导轴承装置包括：旋转轴；旋转体部分，包括第一磁体部分和第二磁体部分，第一磁体部分固定至旋转轴，第二磁体部分在距第一磁体部分的预定轴向间隔固定至旋转轴；以及固定体部分，包括超导体和冷却部分，超导体设置在旋转轴的第一磁体部分与第二磁体部分之间的圆周上，并且超导体包括面对第一磁体部分的第一面对表面和面对第二磁体部分的第二面对表面，冷却部分通过冷却超导体而施加钉扎作用。第一磁体部分包括第一永磁体，该第一永磁体设置在旋转轴的圆周上，并且包括面对第一面对表面的第一磁极表面，第二磁体部分是第二永磁体，该第二永磁体设置在旋转轴的圆周上，并且包括面对第二面对表面的第二磁极表面，并且第一磁极表面的极性和第二磁极表面的极性相反。
[0004]在包括由多个永磁体构成的永磁体环和软磁材料环的用于磁性轴承的磁路装置中，在永磁体环的轴向端面附近的磁场沿着圆周方向不均匀的情况下，旋转效率会降低。
[0005]考虑到这种情况做出了本专利技术，本专利技术的目的在于提高用于磁性轴承的磁路装置中的永磁体环的轴向端面附近的磁场的圆周均匀性，该磁性轴承包括由多个永磁体构成的永磁体环和软磁材料环。

技术实现思路

[0006]为了实现该目的，根据实施方式的用于磁性轴承的磁路装置包括：永磁体环，通过沿圆周方向设置多个各向异性永磁体而形成；第一软磁材料环，与永磁体环的外圆周表面接触；以及，第二软磁材料环，与永磁体环的内周表面接触。该多个各向异性永磁体中的每一个均平行于穿过该各向异性永磁体的中心并在径向方向上延伸的直线进行磁化。永磁体环的整个外圆周表面均具有同极性，永磁体环的整个内圆周表面均具有同极性，并且与永磁体环的外圆周表面具有相反的极性。在第一软磁材料环和第二软磁材料环中的至少一个上形成在轴向方向上的凹槽。
[0007]根据本专利技术，可提高用于磁性轴承的磁路装置中的永磁体环的轴向端面附近的磁场的圆周均匀性，该磁性轴承包括由多个永磁体构成的永磁体环和软磁材料环。
附图说明
[0008]图1是根据研究的用于磁性轴承的磁路装置的正视图；
[0009]图2是图1的局部放大视图；
[0010]图3是图1的沿Z
‑
Z
’
线截取的剖视图；
[0011]图4是示出用于磁性轴承的磁路装置中圆周位置与磁场之间关系的曲线图；
[0012]图5是根据实施方式的用于磁性轴承的磁路装置的正视图；
[0013]图6是图5的局部放大视图；
[0014]图7是图5的沿A
‑
A
’
线截取的剖视图；
[0015]图8是图5的局部放大视图；
[0016]图9是图5的沿B
‑
B
’
线截取的剖视图；
[0017]图10是示出用于磁性轴承的磁路装置中圆周位置与磁场之间关系的另一曲线图；
[0018]图11是示出用于磁性轴承的磁路装置中圆周位置与磁场之间关系的另一曲线图；以及
[0019]图12是显示狭缝尺寸与磁场变化之间关系的曲线图。
具体实施方式
[0020]下面将基于所示实施方式来描述本专利技术。本专利技术不限于下面描述的实施方式。
[0021]首先，本专利技术的专利技术人进行了如下研究。
[0022]具有良好俘获磁场和悬浮力的市售II型超导块状磁体(YBCO、GdBCO、EuBCO等)用作超导磁性轴承中的超导体。另外，为了获得强磁应力，通常使用NdFeB系列或SmCo系列稀土烧结磁体作为超导磁性轴承中的永磁体，稀土烧结磁体是具有强矫顽力和强产生磁场的永磁体。
[0023]NdFeB系列和SmCo系列稀土烧结磁体二者都是通过将原料粉末在磁场中定向、成型、然后烧结而制成。为了增强作为磁特性的剩余磁通量密度，理想情况下，重要的是，所有粉末在定向时均沿相同方向定向，因此，磁体的定向方向是平行的。
[0024]当超导磁性轴承的径向尺寸相对较大时，难以使用单个永磁体形成环形永磁体部分。因此，通过沿圆周方向排列多个永磁体来构造环形永磁体部分。
[0025]作为一种方法，通过沿圆周方向排列多个磁体来构造环，并且使得每个磁体的磁化方向均大致为径向方向。在超导磁性轴承中，使用在每个磁体的轴向端面附近产生的在径向方向上的磁场。其中磁体的定向方向中的每个均为环的径向方向的径向定向是理想的。
[0026]然而，当使用上述平行定向的各向异性烧结磁体时，即使磁化方向在每个磁体的某个部分、例如在中心部分平行于环的径向方向(磁化方向与径向方向之间的角度为0度)，磁化方向与径向方向之间的角度在圆周方向上更远离中心部分的部分处也更大。当构成环的永磁体的数目为n时，在圆周方向上相邻的两个永磁体中的一个永磁体的磁化方向与另一个永磁体的磁化方向之间的角度为(360/n)度。
[0027]在由环形永磁体部分产生的环形永磁体部分的轴向端面附近的磁场沿着圆周方向不均匀的情况下，在旋转轴旋转期间，作为磁摩擦产生磁场的波动或脉动，因此，旋转效率降低，从而导致热产生。
[0028]在使用多个平行定向的各向异性烧结磁体构造环的情况下，在圆周方向上相邻的两个永磁体的磁化方向在这两个永磁体的接触表面附近交叉，如上所述。因此，在磁体的轴向端面附近产生的磁场沿着圆周方向是不均匀的。另外，在使用多个永磁体的情况下，各个磁体之间磁特性存在变化，从而导致磁场的圆周均匀性进一步降低。
[0029]通常，为了增加磁场的圆周均匀性，例如，存在一种方法，其中由诸如纯铁和碳钢的软磁材料制成的环分别设置在环形磁体部分的内圆周侧和外圆周侧上，并且其中使磁通穿过由软磁材料制成的环。然而，存在以下问题，即，当由软磁材料制成的环的径向厚度(外半径与内半径之间的差)为了均匀磁场而增大时，磁场强度减小，并且当径向厚度减小时，均匀性并不特别增强。
[0030]如图1和图2所示，用于磁性轴承的磁路装置100包括永磁体环10、以及外圆周侧软磁材料环112和内圆周侧软磁材料环113，外圆周侧软磁材料环112和内圆周侧软磁材料环113设置成分别接触永磁体环10的外圆周表面和内圆周表面，并且由软磁材料制成。永磁体环10通过将32个永磁体11排列成环形而形成，每个永磁体11均具有大致圆弧的形状，并且具有大致相同的尺寸。永磁体11整体上是各向异性永磁体，在平行于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于磁性轴承的磁路装置，包括：永磁体环，通过沿圆周方向设置多个各向异性永磁体而形成；第一软磁材料环，与所述永磁体环的外圆周表面接触；以及第二软磁材料环，与所述永磁体环的内圆周表面接触，其中：所述多个各向异性永磁体中的每一个均平行于穿过所述各向异性永磁体的中心并且在径向方向上延伸的直线进行磁化；所述永磁体环的整个外圆周表面均具有同极性，以及所述永磁体环的整个内圆周表面均具有同极性，并且与所述永磁体环的所述外圆周表面具有相反的极性；以及在所述第一软磁材料环和所述第二软磁材料环中的至少一个上形成在轴向方向上的凹槽。2.根据权利要求1所述的用于磁性轴承的磁路装置，其中，所述凹槽设置在接触所述永磁体环的接触表面上。3....

【专利技术属性】
技术研发人员：太田博之，
申请(专利权)人：信越化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：