[发明专利]一种不等厚推力磁轴承结构

说明书

技术领域：

本发明涉及一种不等厚推力磁轴承结构。

背景技术：

磁轴承是利用受控磁场使转子处于悬浮状态的轴承。由于磁轴承中的转子处于悬浮状态，与固定零件没有物理接触，因此能够适用于常规滚动轴承无法负荷的高转速的转子。

但是应用在高速转动机械上的磁轴承也有一些缺陷和问题：

1、磁轴承的体积比滚动轴承要大；由于磁轴承是通过电磁铁的磁吸力使转子悬浮的，而电磁吸力的强度远低于钢铁的屈服强度，因此磁轴承在相同轴颈面积上的径向承载力比滚动轴承要低很多。同时由于磁轴承本身结构复杂，需要有铁芯、线圈、及一些检测器件，所以磁轴承的外径和(轴向)宽度尺寸比相同规格的滚动轴承要大得多。

2、高速转子的振动问题比较严重，需要压缩转子长度；高速转子的工作转速往往都接近甚至超过一阶临界转速，因此振动问题通常都比较严重。对于刚性轴而言，在轴上的零件质量不能改变的前提下，增大直径、缩短轴长是提高轴的刚度、从而提高一阶临界转速的通常做法。但是由于磁轴承的轴向尺寸比相同规格的滚动轴承要大，因而会导致轴的长度增加，从而严重影响转子的最高工作转速。

现有的等厚推力磁轴承如图1所示，包括推力磁轴承铁芯1、包含在铁芯内的线圈2、安装在转子上的推力盘3以及隔磁材料制成的隔圈体4组成。现假定该推力磁轴承的线圈由5×20＝100圈导线缠绕而成。图1可以明显看出：由于推力盘需要有一定的厚度，而隔圈必然比推力盘略厚，因此隔圈占用了很大一块轴向长度。

发明内容：

本发明是为了解决上述现有技术存在的问题的而提供一种不等厚推力磁轴承结构。

本发明所采用的技术方案有：一种不等厚推力磁轴承结构，包括推力磁轴承铁芯和线圈，所述线圈设于推力磁轴承铁芯上并形成电磁铁单元，还包括推力盘以及隔圈体，两所述电磁铁单元同轴心地套设于转子上，且电磁铁单元与转子之间形成有转动间隙，隔圈体设于两电磁铁单元之间并将两电磁铁隔开形成推力盘安装间隙，推力盘固定于转子上，且推力盘的圆周壁伸于推力盘安装间隙内；隔圈体的厚度小于推力盘安装间隙轴向方向的厚度。

进一步地，所述推力磁轴承铁芯包括铁芯背板和铁芯腹板，所述铁芯背板的圆心处设有轴孔，在铁芯背板上设有圆形安装槽，圆形安装槽与轴孔同轴设置，所述圆形安装槽的外壁上设有定位台阶面，线圈的铜线绕设于圆形安装槽内，铁芯腹板通过螺钉固定于铁芯背板上，且铁芯腹板的外圆周壁定位于定位台阶面上。

进一步地，所述铁芯腹板上端面的圆心处设有台阶孔，在铁芯腹板的下端面上的圆周方向上设有限位台阶面；两电磁铁单元中的铁芯腹板上的台阶孔的台阶面之间形成推力盘安装间隙。

进一步地，所述隔圈体采用不锈钢或铝材料制成。

本发明具有如下有益效果：

1)将推力磁轴承的铁芯片做成不等厚结构，减少隔圈的厚度，充分利用空间；

2)根据设计需要可以通过该推力磁轴承结构缩短转子轴向长度、提高转子的许用工作转速，也可以减小磁轴承外径，或同时缩短长度并减小外径。

3)在缩小磁轴承组件体积的同时，线圈匝数和推力盘的面积并未改变，不会影响磁轴承性能。

附图说明：

图1为本现有技术中等厚推力磁轴承结构图。

图2至图4为本发明结构图。

图5为本发明中推力磁轴承铁芯的结构图。

图6为本发明中推力磁轴承铁芯的剖视图。

图7为本发明中铁芯背板的结构图。

图8为本发明中线圈在铁芯背板内的结构图。

图9为本发明另一结构图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如图2和图9所示，本发明公开一种不等厚推力磁轴承结构，包括推力磁轴承铁芯1和线圈2，线圈2设于推力磁轴承铁芯1上并形成电磁铁单元，还包括推力盘3和隔圈体4，两电磁铁单元同轴心地套设于转子400上，且电磁铁单元与转子之间形成有转动间隙800，隔圈体4设于两电磁铁单元之间并将两电磁铁隔开形成推力盘安装间隙110，推力盘3固定于转子400上，且推力盘3的圆周壁伸于推力盘安装间隙110内。

隔圈体4的厚度小于推力盘安装间隙110轴向方向的厚度。