专利名称：一种圆锥型永磁悬浮内转子混合式磁轴承的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种非接触磁悬浮轴承，特别是一种圆锥型永磁悬浮内转子混合 式磁轴承，可作为风轮、驱动器及机床等旋转设备的无接触支撑部件。
背景技术：
目前公知的磁悬浮轴承分纯电磁式和永磁偏置电磁控制式的混合轴承，无论哪种 方式，都需要通过控制电流产生的电磁场调节转子位移，对控制系统精度、速度、实时性等 要求高，控制系统结构复杂，成本高。在混和式磁轴承的结构中，径向磁轴承和轴向磁轴承 空间上是相互分离的，调节径向力和调节轴向力相互独立，同一磁路中不能实现对轴向和 径向的双向调节，使得轴承的体积偏大。
实用新型内容本实用新型的任务在于解决现有技术所存在的上述不足，提供一种圆锥型永磁悬 浮内转子混合式磁轴承。本实用新型的技术解决方案为一种圆锥型永磁悬浮内转子混合式磁轴承，包括定子总成与转子总成，转子总成 的左、右两端分别设置有第一转子铁芯与第二转子铁芯，第一转子铁芯与第二转子铁芯呈 圆锥型，在第一转子铁芯上套置有转子第一永磁圆锥环，在第二转子铁芯上套置有转子第 二永磁圆锥环，定子总成的左、右两端分别设置有第一定子铁芯与第二定子铁芯，第一定子 铁芯上套置有定子第一永磁圆锥环，定子第一永磁圆锥环与转子第一永磁圆锥环形状相适 配，二者之间形成第一空气隙，且二者之间的同性磁极相对置，第二定子铁芯上套置有定子 第二永磁圆锥环，定子第二永磁圆锥环与转子第二永磁圆锥环形状相适配，二者之间也形 成第一空气隙，且二者之间的同性磁极相对置；定子总成与转子总成的中央段设置有由电 磁磁路组成的磁路控制单元，在将磁轴承的轴向断面或端面视为坐标平面，以转子总成的 轴心作为平面坐标系原点的情形下，磁路控制单元中的定子磁极分别分布在X轴与Y轴正 负方向上。上述磁路控制单元可采取的具体方式为在上述定子总成的中央段设置有第三定 子铁芯与第四定子铁芯，第三定子铁芯与第四定子铁芯为圆柱型，第三定子铁芯与第四定 子铁芯分别由四个定子铁芯分部构成，定子铁芯分部均设置有励磁线圈，各定子铁芯中的 四个定子铁芯分部作为四个定子磁极分布在X轴与Y轴正负方向上，同一方向上的第三定 子铁芯中的一个定子铁芯分部与第四定子铁芯中的一个定子铁芯分部之间设置有外导磁 体；在上述转子总成的中央段设置有第三转子铁芯与第四转子铁芯，第三转子铁芯与第四 转子铁芯为圆柱型，第三转子铁芯与第四转子铁芯分别由四个转子铁芯分部构成，各转子 铁芯中的四个转子铁芯分部分布在X轴与Y轴正负方向上，同一方向上的第三转子铁芯中 的一个转子铁芯分部与第四转子铁芯中一个转子铁芯分部之间设置有内导磁体；第三转子 铁芯中的四个转子铁芯分部与第三定子铁芯中的四个定子铁芯分部一一对应，相对应中的一对转子铁芯分部与定子铁芯分部之间形成第二空气隙，第四转子铁芯中的四个转子铁芯 分部与第四定子铁芯中的四个定子铁芯分部也一一对应，相对应中的一对转子铁芯分部与 定子铁芯分部之间也形成第二空气隙；在上述定子总成的中央段与第一定子铁芯及第二定 子铁芯之间均设置有外隔磁环。上述定子第一永磁圆锥环与转子第一永磁圆锥环之间的N极相对置，定子第二永 磁圆锥环与转子第二永磁圆锥环之间的N极相对置。本实用新型的有益技术效果是通过控制不同的电磁电流，可以抵消不同负载的重力，再通过定子永磁圆锥环和 转子永磁圆锥环之间的排斥力作用，实现其在轴向和径向上自我稳定调节，永磁调节程度 不够时，还可用电磁进行补充，该方式拓展了磁轴承的通用性。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明
图1为本实用新型的一种实施方式的结构原理示意图，示出了本实用新型的轴向 截面结构。图2为
图1的A-A剖示结构示意图。
具体实施方式
结合
图1与图2，一种圆锥型永磁悬浮内转子混合式磁轴承，包括定子总成与转子 总成。转子总成的左端设置有第一转子铁芯1，第一转子铁芯1呈圆锥型，在第一转子铁芯 1上套置有转子第一永磁圆锥环2，转子总成的右端设置有第二转子铁芯3，第二转子铁芯3 呈圆锥型，在第二转子铁芯3上套置有转子第二永磁圆锥环4。定子总成的左端设置有第 一定子铁芯5，第一定子铁芯5套置有定子第一永磁圆锥环6，定子第一永磁圆锥环6与转 子第一永磁圆锥环2形状相适配，二者之间形成第一空气隙7，定子总成的右端设置有第二 定子铁芯8，第二定子铁芯8套置有定子第二永磁圆锥环9，定子第二永磁圆锥环9与转子 第二永磁圆锥环4形状相适配，二者之间也形成第一空气隙7。上述定子第一永磁圆锥环6 与转子第一永磁圆锥环2之间的N极相对置，定子第二永磁圆锥环9与转子第二永磁圆锥 环4之间的N极相对置。定子总成与转子总成的中央段设置有由电磁磁路组成的磁路控制 单元，在将磁轴承的轴向断面或端面视为坐标平面，以转子总成的轴心作为平面坐标系的 原点的情形下，磁路控制单元的定子磁极分别分布在X轴与Y轴正负方向上。上述磁路控制单元所采取的更为具体的技术方式为在上述定子总成的中央段设 置有第三定子铁芯与第四定子铁芯，第三定子铁芯与第四定子铁芯为圆柱型，第三定子铁 芯由四个定子铁芯分部10构成，定子铁芯分部10均设置有励磁线圈11，四个定子铁芯分 部10作为四个定子磁极分布在X轴与Y轴正负方向上，第四定子铁芯由四个定子铁芯分部 12构成，定子铁芯分部12均设置有励磁线圈13，四个定子铁芯分部12作为四个定子磁极 也分布在X轴与Y轴正负方向上，同一方向上的第三定子铁芯中的一个定子铁芯分部10与 第四定子铁芯中的一个定子铁芯分部12之间设置有外导磁体14。在上述转子总成的中央 段设置有第三转子铁芯与第四转子铁芯，第三转子铁芯与第四转子铁芯为圆柱型，第三转 子铁芯由四个转子铁芯分部15构成，四个转子铁芯分部15分布在X轴与Y轴正负方向上，第四转子铁芯由四个转子铁芯分部16构成，四个转子铁芯分部16分布在X轴与Y轴正负 方向上，同一方向上的第三转子铁芯中的一个转子铁芯分部15与第四转子铁芯中一个转 子铁芯分部16之间设置有内导磁体17。第三转子铁芯中的四个转子铁芯分部15与第三定 子铁芯中的四个定子铁芯分部10—一对应，相对应中的一对转子铁芯分部与定子铁芯分 部之间形成第二空气隙18，第四转子铁芯中的四个转子铁芯分部16与第四定子铁芯中的 四个定子铁芯分部12也一一对应，相对应中的一对转子铁芯分部与定子铁芯分部之间也 形成第二空气隙18。在上述定子总成的中央段与第一定子铁芯及第二定子铁芯之间均设置 有外隔磁环19。其工作原理大致是利用励磁线圈产生的电磁场来抵消转子自身的重力，不同负载下施加不同的控制 电流，使转子工作在无重力状态下，而转子永磁圆锥环与对应定子永磁圆锥环之间的斥力 通过圆锥型截面对转轴进行轴向位移和径向位移的调节。上述方式中的永磁磁路可分为2 路(1)定子永磁磁路磁通从定子永磁圆锥环N极出发，通过永磁空气隙(第一空气隙)、 定子铁芯，回到定子永磁圆锥环S极；(2)转子永磁磁路为磁通从转子永磁圆锥环N极出 发，通过永磁空气隙(第一空气隙)、转子铁芯，回到转子永磁圆锥环S极。以某端Y轴正 方向励磁线圈通电产生磁通为例，其电磁磁路路径可选择通过Y轴正方向定子铁芯分部、 Y轴正方向气隙(第二空气隙)、转子铁芯分部、内导磁体(环)、另外三个方向转子铁芯分 部、另外三个方向气隙(第二空气隙)、另外三个方向的定子铁芯分部，回到Y轴正方向上的 定子铁芯分部。
权利要求一种圆锥型永磁悬浮内转子混合式磁轴承，包括定子总成与转子总成，其特征在于所述转子总成的左、右两端分别设置有第一转子铁芯与第二转子铁芯，第一转子铁芯与第二转子铁芯呈圆锥型，在第一转子铁芯上套置有转子第一永磁圆锥环，在第二转子铁芯上套置有转子第二永磁圆锥环，定子总成的左、右两端分别设置有第一定子铁芯与第二定子铁芯，第一定子铁芯上套置有定子第一永磁圆锥环，定子第一永磁圆锥环与转子第一永磁圆锥环形状相适配，二者之间形成第一空气隙，且二者之间的同性磁极相对置，第二定子铁芯上套置有定子第二永磁圆锥环，定子第二永磁圆锥环与转子第二永磁圆锥环形状相适配，二者之间也形成第一空气隙，且二者之间的同性磁极相对置；定子总成与转子总成的中央段设置有由电磁磁路组成的磁路控制单元，在将磁轴承的轴向断面或端面视为坐标平面，以转子总成的轴心作为平面坐标系原点的情形下，磁路控制单元中的定子磁极分别分布在X轴与Y轴正负方向上。
2.根据权利要求1所述的圆锥型永磁悬浮内转子混合式磁轴承，其特征在于所述磁 路控制单元可采取的具体方式为在上述定子总成的中央段设置有第三定子铁芯与第四定 子铁芯，第三定子铁芯与第四定子铁芯为圆柱型，第三定子铁芯与第四定子铁芯分别由四 个定子铁芯分部构成，定子铁芯分部均设置有励磁线圈，各定子铁芯中的四个定子铁芯分 部作为四个定子磁极分布在X轴与Y轴正负方向上，同一方向上的第三定子铁芯中的一个 定子铁芯分部与第四定子铁芯中的一个定子铁芯分部之间设置有外导磁体；在上述转子 总成的中央段设置有第三转子铁芯与第四转子铁芯，第三转子铁芯与第四转子铁芯为圆柱 型，第三转子铁芯与第四转子铁芯分别由四个转子铁芯分部构成，各转子铁芯中的四个转 子铁芯分部分布在X轴与Y轴正负方向上，同一方向上的第三转子铁芯中的一个转子铁芯 分部与第四转子铁芯中一个转子铁芯分部之间设置有内导磁体；第三转子铁芯中的四个转 子铁芯分部与第三定子铁芯中的四个定子铁芯分部一一对应，相对应中的一对转子铁芯分 部与定子铁芯分部之间形成第二空气隙，第四转子铁芯中的四个转子铁芯分部与第四定子 铁芯中的四个定子铁芯分部也一一对应，相对应中的一对转子铁芯分部与定子铁芯分部之 间也形成第二空气隙；在上述定子总成的中央段与第一定子铁芯及第二定子铁芯之间均设 置有外隔磁环。
3.根据权利要求1或2所述的圆锥型永磁悬浮内转子混合式磁轴承，其特征在于所 述定子第一永磁圆锥环与转子第一永磁圆锥环之间的N极相对置，定子第二永磁圆锥环与 转子第二永磁圆锥环之间的N极相对置。
专利摘要本实用新型公开一种圆锥型永磁悬浮内转子混合式磁轴承，包括定子总成与转子总成，转子总成左、右两端的第一转子铁芯与第二转子铁芯均为圆锥型，分别套置有转子第一永磁圆锥环与第二永磁圆锥环，定子总成左、右两端的第一定子铁芯与第二定子铁芯分别套置有定子第一永磁圆锥环与第二永磁圆锥环，各定子永磁圆锥环与其对应的转子永磁圆锥环形状相适配，形成第一空气隙，二者之间的同性磁极相对置；定子总成与转子总成的中央段设置有由电磁磁路组成的磁路控制单元，磁路控制单元中的定子磁极分别分布在X轴与Y轴正负方向上。本实用新型通过控制不同的电磁电流，及通过永磁圆锥环之间的排斥力作用，实现其在轴向和径向上自我稳定地调节。
文档编号F16C32/04GK201696491SQ201020199479
公开日2011年1月5日 申请日期2010年5月24日 优先权日2010年5月24日
发明者孙传余, 武洪恩, 王宝仁, 肖林京 申请人:山东科技大学