[发明专利]轴向磁悬浮轴承

说明书

本发明提供一种轴向磁悬浮轴承。该轴向磁悬浮轴承包括轴向铁芯(1)、控制线圈(2)和止推盘(3)，轴向铁芯(1)和止推盘(3)相对设置，控制线圈(2)设置在轴向铁芯(1)内，轴向磁悬浮轴承还包括用于为轴向铁芯(1)和止推盘(3)提供排斥力的斥力发生组件。根据本发明的轴向磁悬浮轴承，能够减小轴承空间占用，降低生产成本。

技术领域

本发明属于轴承技术领域，具体涉及一种轴向磁悬浮轴承。

背景技术

磁悬浮轴承是利用磁力作用将转子悬浮于空中，使转子与定子之间没有机械接触。其原理是磁感应线与磁浮线成垂直，轴芯与磁浮线是平行的，所以转子的重量就固定在运转的轨道上，利用几乎是无负载的轴芯往反磁浮线方向顶撑，形成整个转子悬空在固定运转轨道上。

与传统的滚动轴承、滑动轴承以及油膜轴承相比，磁轴承不存在机械接触，转子可以运行到很高的转速，具有机械磨损小、能耗低、噪声小、寿命长、无需润滑、无油污染等优点，特别适用于高速、真空、超净等特殊环境中。

一般而言，现有主动式轴向磁悬浮轴承结构形式如图1所示，包括前轴向铁芯1、前轴向轴承控制线圈2、止推盘3、后轴向轴承控制线圈4、后轴向轴承铁芯5、轴6，其中前轴向铁芯1、止推盘3、后轴向轴承铁芯5均采用导磁材料，止推盘3固定安装在轴6上。当线圈通电后，根据安培定律，轴向铁芯中会形成磁场，对止推盘3提供电磁吸引力，且电磁吸引力随电流增大而增大.

磁力线分布如图2所示，线圈电流方向为举例示意，磁力线仿真图为单线圈通电时仿真得到的磁力线分布情况。当轴发生向后轴向轴承铁芯5侧的偏移时，在前轴向轴承控制线圈2中通入任意方向电流，可在前轴向铁芯1与止推盘3之间形成磁场，对止推盘3提供电磁吸引力，使轴可以向前轴向铁芯1侧移动。

同理，当轴发生向前轴向铁芯1侧的偏移时，在后轴向轴承控制线圈4中通入任意方向电流，可在后轴向轴承铁芯5与止推盘3形成磁场，对止推盘3提供电磁吸引力，使轴可以向后轴向轴承铁芯5侧移动。现有主动式轴向磁悬浮轴承结构形式由两个轴向铁芯分别对止推盘提供单方向的电磁吸引力，通过控制轴承控制线圈通入电流的大小，保证止推盘处于两个轴承铁芯的中心位置，保证整个轴的轴向位置，实现轴向悬浮。

然而现有主动式轴向磁悬浮轴承结构必须要安装两个轴向轴承铁芯及止推盘才能实现轴向悬浮，占用空间较大，成本较高。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于提供一种轴向磁悬浮轴承，能够减小轴承空间占用，降低生产成本。

为了解决上述问题，本发明提供一种轴向磁悬浮轴承，包括轴向铁芯、控制线圈和止推盘，轴向铁芯和止推盘相对设置，控制线圈设置在轴向铁芯内，轴向磁悬浮轴承还包括用于为轴向铁芯和止推盘提供排斥力的斥力发生组件。

优选地，斥力发生组件包括磁体对，磁体对包括第一磁体和第二磁体，第一磁体设置在轴向铁芯上，第二磁体对应于第一磁体设置在止推盘上，第一磁体和第二磁体的相对面磁极相同。

优选地，第一磁体和第二磁体为磁环。

优选地，第一磁体的壁厚a1与第二磁体的壁厚x1之间满足a1≤x1。

优选地，第一磁体嵌设在轴向铁芯朝向止推盘的一端，并位于轴向铁芯的径向外周，第二磁体与第一磁体相对设置，并位于止推盘朝向轴向铁芯的一端。

优选地，磁体对还包括第三磁体和第四磁体，第三磁体设置在轴向铁芯上，第四磁体对应于第三磁体设置在止推盘上，第三磁体和第四磁体的相对面磁极相同。

优选地，第三磁体和第四磁体为磁环。

优选地，第三磁体的壁厚a2与第四磁体的壁厚x2之间满足a2≤x2。

优选地，轴向铁芯包括用于安装控制线圈的绕线槽，第一磁体位于绕线槽的径向外侧，第三磁体位于绕线槽的径向内侧。