一种不等厚推力磁轴承结构的制作方法

本实用新型涉及一种不等厚推力磁轴承结构。

背景技术：
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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。

技术实现要素：
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本实用新型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。

本实用新型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。

本实用新型具有如下有益效果：

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为本实用新型结构图。

图5为本实用新型中推力磁轴承铁芯的结构图。

图6为本实用新型中推力磁轴承铁芯的剖视图。

图7为本实用新型中铁芯背板的结构图。

图8为本实用新型中线圈在铁芯背板内的结构图。

图9为本实用新型另一结构图。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

如图2和图9所示，本实用新型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。

本实用新型中的推力磁轴承铁芯1包括铁芯背板11和铁芯腹板12，在铁芯背板11 的圆心处设有轴孔113，在铁芯背板11上设有圆形安装槽111，圆形安装槽111与轴孔 113同轴设置。圆形安装槽111的外壁上设有定位台阶面112，线圈2的铜线绕设于圆形安装槽111内，铁芯腹板12通过螺钉固定于铁芯背板11上，且铁芯腹板12的外圆周壁定位于定位台阶面112上。

铁芯腹板12上端面的圆心处设有台阶孔120，两电磁铁单元中的铁芯腹板12上的台阶孔120的台阶面之间形成推力盘安装间隙110。在铁芯腹板12的下端面上的圆周方向上设有限位台阶面121，铁芯腹板12与铁芯背板11固定连接后，铁芯腹板12的限位台阶面121和圆形安装槽111的外壁面共同对线圈2进行限位固定。

本实用新型中的隔圈体4采用非导磁材料制成，如不锈钢或铝。

本实用新型中的推力磁轴承铁芯1做成不等厚的形状，即隔圈体4的厚度小于推力盘安装间隙110轴向方向的厚度，在保持5×20＝100圈导线的同时，大大减少了隔圈的厚度。因此在不影响推力磁轴承性能的前提下，不等厚推力磁轴承组件的轴向长度(图中实线轮廓)比等厚磁轴承组件(图中虚线轮廓)要短很多，从而可以缩短转子的轴向长度、提高转子的一阶转速。

如图9为本实用新型另一种结构图，可以看到，在保持磁轴承组件轴向长度的情况下，在保持9×11＝99圈导线几乎不变的同时，不等厚磁轴承组件也可以大大缩小推力磁轴承组件外径。

除了上述两种不等厚推力磁轴承组件结构外，还可以按照同样的方法设计出介于两者之间的、同时减少轴向长度和外径的不等厚推力磁轴承组件。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下还可以作出若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。