[发明专利]磁轴承

说明书

本发明提供了一种磁轴承，包括：相互套设的定子组件与转子组件，以及设置于定子组件内的线圈组件与保护轴承，定子组件包括沿轴向依次设置的上磁极、导磁环与下磁极，以及设置于内腔内的定子叠片与套设在定子叠片与导磁环之间的永磁偏置磁钢；转子组件设于内腔内，并与定子组件之间分别限定出径向工作间隙与轴向工作间隙，转子组件包括转子叠片组件以及设置于转子叠片组件两端的跌落环；线圈组件包括轴向控制线圈与径向控制线圈；保护轴承与跌落环之间分别限定出径向保护间隙、上轴向保护间隙与下轴向保护间隙。本发明提供的磁轴承，保护轴承内嵌磁轴承，缩短了轴向长度，提高的轴系模态，有利于轴承控制。

技术领域

本发明涉及轴承技术领域，更具体而言，涉及一种磁轴承。

背景技术

磁轴承利用电磁力作用将转子悬浮于空间，使转子与定子之间没有机械摩擦，是一种低损耗、高性能轴承。在实现高转速的同时，还具有无机械磨损、能耗低、噪声小、寿命长、无需润滑、无油污染等优点，在高速设备中的应用越来越广泛。其中，永磁偏置式的磁轴承通过采用永磁体生成偏置磁场，有利于降低轴承功耗，为了保证磁轴承系统的安全性，需要在转子两端设保护轴承，以防止磁悬浮轴承失效或者突然断电时，磁轴承转子与定子之间发生碰撞，保护轴承的设置，相应地，也产生了以下缺陷：

(1)增加了产品轴向尺寸；

(2)会使磁悬浮轴系的模态降低，给磁悬浮轴系的控制增加了难度；

(3)磁悬浮的轴系间隙与保护轴承的间隙调整工艺相对复杂，导致装配时间较长。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提供一种磁轴承。

为实现上述目的，本发明的一个方面的技术方案提供了一种磁轴承，包括：相互套设的定子组件与转子组件，以及设置于所述定子组件内的线圈组件与保护轴承，所述定子组件包括沿轴向依次设置的上磁极、导磁环与下磁极，所述上磁极、所述导磁环与所述下磁极能够限定出内腔，所述定子组件还包括设置于所述内腔内的定子叠片与套设在所述定子叠片与所述导磁环之间的永磁偏置磁钢；所述转子组件设于所述内腔内，并与所述定子组件之间分别限定出径向工作间隙与轴向工作间隙，所述转子组件包括转子叠片组件以及设置于所述转子叠片组件两端的跌落环；所述线圈组件包括轴向控制线圈与径向控制线圈，所述轴向控制线圈用于控制所述永磁偏置磁钢产生轴向偏磁磁通，所述径向控制线圈用于控制所述永磁偏置磁钢产生径向偏磁磁通；所述保护轴承分别嵌设于所述上磁极与所述下磁极的内侧，并与所述跌落环之间分别限定出径向保护间隙、上轴向保护间隙与下轴向保护间隙。

本发明上述技术方案提供的磁轴承，在上磁极、导磁环与下磁极限定出的内腔内设置与磁轴承共轴的保护轴承，保护轴承分别设置于上磁极与转子组件的上端之间，以及下磁极与转子组件的下端之间，以实现保护轴承的内嵌式安装方式，并对防止转子组件与定子组件之间发生碰撞，相对于现有技术中通过设置轴承座的保护轴承的安装方式，一方面，保护轴承内嵌磁轴承，缩短了轴向长度，提高的轴系模态，有利于轴承控制，另一方面，保护轴承能够直接安装在上下磁极上，省去了轴承座，从而降低了制备成本，再一方面，磁轴承的轴向工作间隙、径向工作间隙，以及相对保护轴承的保护间隙能够直接通过零件尺寸保证，省去了整机装配的间隙调整。

进一步地，通过永磁偏置磁钢与轴向控制线圈、以及径向控制线圈的配合设置，能够将轴向磁轴承和径向两自由度磁轴承合二为一，通过共用一个永久磁铁作为静态偏置磁场，并使偏置磁钢只提供平衡负载或外界干扰的动磁场，大大降低系统因偏磁电流产生的功率损耗，节约了能源。

另外，可以选用呈对角接触式轴承或者深沟球轴承作为内嵌式的保护轴承，保护轴承分别安装在上磁极与下磁极上。