磁悬浮轴承及其组装方法、电机与流程

本发明属于磁悬浮轴承技术领域，具体涉及一种磁悬浮轴承及其组装方法、电机。

背景技术：

磁悬浮轴承是利用电磁力作用，将转子悬浮于空中，使转子与定子之间没有了机械接触，降低磨损消耗，提高效率。混合式轴向轴承主要由铁芯、磁钢、线圈等组成，采用磁钢来产生偏置磁场，线圈通电产生的磁场只是提供平衡负载或外界干扰的动磁场，可以大大降低系统因偏磁电流产生的功率损耗，节约了能源，缩小了功放散热器的体积。混合磁轴承的电磁铁所需的安装匝数只有主动磁轴承的一半，缩小了磁轴承的体积，减轻了磁轴承的重量。这种磁轴承在磁悬浮电机、高速飞轮储能装置等方面具有广泛的应用前景。

目前已有混合式轴向轴承结构主要由内铁芯100、外铁芯101、线圈103、磁钢104组成，内铁芯101通过定位铝环105配合与外铁芯101固定，具体基本结构图1所示，这种结构主要存在以下不足：

1、内铁芯100通过定位铝环105与外铁芯101之间实现位置的确定，决定了内铁芯100需要具有相应的凸出部位与定位铝环105实现连接，这导致内铁芯100设计为非对称型结构，其在工作产生的电磁场也是非对称的，在工作时这会导致控制难度增加，同时由于结构较复杂多变，在工作时产生的漏磁也会较多；

2、定位铝环105与外铁芯101、定位铝环105与内铁芯100时通过过盈配合进行装配，相关尺寸要求高、加大了零件机加工难度，同时进行热套工艺费时。

技术实现要素：

因此，本发明要解决的技术问题在于提供一种磁悬浮轴承及其组装方法、电机，内铁芯与外铁芯之间通过磁钢实现定位，无需采用现有技术中的定位铝环对内外铁芯进行定位，一方面使所述内铁芯的结构可以构造成为对称结构，利于提升电磁场的对称性、降低控制难度、减少漏磁，另一方面则无需热套工艺，降低装配难度及制造成本。

为了解决上述问题，本发明提供一种磁悬浮轴承，包括内铁芯以及套装于所述内铁芯外侧的外铁芯，所述内铁芯的外周壁上设有多个均匀间隔的磁钢，所述磁钢处于所述内铁芯与所述外铁芯之间以连接所述内铁芯与所述外铁芯。

在一些实施例中，所述磁钢朝向所述内铁芯的一侧构造有连接凹槽，所述内铁芯的外周壁部分嵌装于所述连接凹槽内。

在一些实施例中，在所述内铁芯的任一径向面上投影，所述内铁芯的外周壁为正多边形，所述连接凹槽的槽底为平面。

在一些实施例中，所述外铁芯包括相互扣合组装的第一外铁芯、第二外铁芯，所述第一外铁芯与所述第二外铁芯在扣合组装后，所述外铁芯的内周壁上形成与多个所述磁钢对应的定位凹槽，多个所述磁钢被限定于所述定位凹槽中。

在一些实施例中，所述第一外铁芯与所述第二外铁芯相配合的轴端面上构造有环状缺口，当所述第一外铁芯与所述第二外铁芯在扣合组装后，所述第二外铁芯与所述第一外铁芯相配合的轴端面与所述环状缺口共同形成所述定位凹槽。

在一些实施例中，所述内铁芯具有经过其厚度中点的径向面，所述内铁芯关于所述径向面对称。

在一些实施例中，所述磁悬浮轴承还包括支撑件，所述支撑件支撑于所述内铁芯的轴向两端中的至少一端。

在一些实施例中，所述支撑件为灌注胶。

在一些实施例中，所述内铁芯上构造有灌装工艺孔，所述灌装工艺孔贯通所述内铁芯的轴向两端。

本发明还提供一种磁悬浮轴承的组装方法，所述磁悬浮轴承为上述的磁悬浮轴承，包括：

将线圈骨架组件连接于内铁芯的轴向两端形成第一组件；

将磁钢均匀间隔地连接于所述第一组件中的内铁芯的外周壁上形成第二组件；

将所述第二组件的多个磁钢置于定位凹槽中形成第三组件；

将第一外铁芯与第二外铁芯扣合组装形成第四组件。

在一些实施例中，当内铁芯上构造有灌装工艺孔时，通过所述灌装工艺孔向所述内铁芯的轴向两端对应的空间灌装灌注胶。

本发明还提供一种电机，包括磁悬浮轴承，所述磁悬浮轴承为上述的磁悬浮轴承，或者，所述磁悬浮轴承采用上述的磁悬浮轴承的组装方法组装而成。

本发明提供的一种磁悬浮轴承及其组装方法、电机，通过所述磁钢实现对所述内铁芯与外铁芯的可靠定位，而不再采用现有技术中的定位铝环对内外铁芯进行定位，一方面使所述内铁芯的结构可以构造成为对称结构，利于提升电磁场的对称性、降低控制难度、减少漏磁，另一方面由于不再需要定位铝环因此在磁悬浮轴承的组装过程中无需热套工艺，这显著降低了装配难度及制造成本。

附图说明

图1为现有技术中的磁悬浮轴向轴承的结构示意图；

图2为本发明实施例的磁悬浮轴承的结构示意图；

图3为图2中a处的局部放大图；

图4为图2中的内铁芯的正视结构示意图；

图5为图2中的第一外铁芯的剖视图；

图6为图2中的第二外铁芯的剖视图；

图7本发明实施例的磁悬浮轴承的组装工序示意图。

附图标记表示为：

1、外铁芯；11、第一外铁芯；12、第二外铁芯；13、定位凹槽；2、内铁芯；21、径向面；22、灌装工艺孔；23、骨架组装孔；3、磁钢；31、连接凹槽；4、支撑件；5、线圈骨架组件。

具体实施方式

结合参见图1至图7所示，根据本发明的实施例，提供一种磁悬浮轴承，尤其是一种轴向磁悬浮轴承，包括内铁芯2以及套装于所述内铁芯2外侧的外铁芯1，所述内铁芯2的外周壁上设有多个均匀间隔的磁钢3(例如永磁体)，所述磁钢3处于所述内铁芯2与所述外铁芯1之间以连接所述内铁芯2与所述外铁芯1。该技术方案中，通过所述磁钢3实现对所述内铁芯2与外铁芯1的可靠定位，而不再采用现有技术中的定位铝环对内外铁芯进行定位，一方面使所述内铁芯的结构可以构造成为对称结构，利于提升电磁场的对称性、降低控制难度、减少漏磁，另一方面由于不再需要定位铝环因此在磁悬浮轴承的组装过程中无需热套工艺，这显著降低了装配难度及制造成本。可以理解的是，所述内铁芯2上构造有多个骨架组装孔23，以通过其将线圈骨架组件5连接于所述内铁芯2的轴向两端上。

作为一种具体的实施方式，所述磁钢3朝向所述内铁芯2的一侧构造有连接凹槽31，所述内铁芯2的外周壁部分嵌装于所述连接凹槽31内，也即所述内铁芯2的外周壁的一部分容纳于所述连接凹槽31的容纳空间中，所述连接凹槽31在客观上对所述内铁芯2的轴向位移起到限定作用。由此同时，进一步地通过所述外铁芯1上的结构对所述磁钢3在所述外铁芯1的径向上形成限位，即实现了对所述外铁芯1与内铁芯2之间的连接。具体例如，所述外铁芯1包括相互扣合组装的第一外铁芯11、第二外铁芯12，所述第一外铁芯11与所述第二外铁芯12在扣合组装后，所述外铁芯1的内周壁上形成与多个所述磁钢3对应的定位凹槽13，多个所述磁钢3被限定于所述定位凹槽13中，而在本质上讲，所述磁钢3与所述外铁芯1与所述内铁芯2之间形成了一个类似于卡接的连接结构。

在一些实施例中，所述第一外铁芯11与所述第二外铁芯12相配合的轴端面上构造有环状缺口，当所述第一外铁芯11与所述第二外铁芯12在扣合组装后，所述第二外铁芯12与所述第一外铁芯11相配合的轴端面与所述环状缺口共同形成所述定位凹槽13，以图3中所示出的方位为例，所述环状缺口在所述第一外铁芯11的轴向向上位置上形成一个凸台，这一凸台与所述第二外铁芯12与第一外铁芯11配合的轴向端面共同对所述磁钢3形成轴向夹持，而所述环状缺口的周向侧壁则形成对所述磁钢3的径向夹持，从而实现通过所述磁钢3形成对所述内铁芯2与所述外铁芯1之间在轴向以及径向上的可靠定位。

在一些实施例中，在所述内铁芯2的任一径向面上投影，所述内铁芯2的外周壁为正多边形，所述连接凹槽31的槽底为平面，如此设计能够简化所述磁钢3的加工难度。具体例如，所述内铁芯2的外周壁可以被设计为如图4所示的正十六边形，当然具体的边数依据控制需求的电极数确定即可。

在一些实施例中，所述内铁芯2具有经过其厚度中点的径向面21，所述内铁芯2关于所述径向面21对称，由此将所述内铁芯2的结构设计为一个完全关于径向面21对称的形式，能够保证电磁场的对称性，减少漏磁现象的发生，进而能够降低对磁悬浮轴承的控制难度。

在一些实施例中，所述磁悬浮轴承还包括支撑件4，所述支撑件4支撑于所述内铁芯2的轴向两端中的至少一端，如此，所述支撑件4能够提高所述内铁芯2及磁钢3的位置可靠稳定性，防止磁钢3在受力冲击时的损坏。

在一些实施例中，所述支撑件4为灌注胶，采用灌注胶的方式形成所述支撑件4能够充分利用灌注胶所具有的密封、可塑性以及一定的弹性形变性实现对所述内铁芯2以及磁钢3的轴向两端位置的可靠支撑。此时，最好的，所述内铁芯2上构造有灌装工艺孔22，所述灌装工艺孔22贯通所述内铁芯2的轴向两端，能够在所述线圈骨架组件5、内铁芯2、外铁芯1以及磁钢3皆组装到位后，通过其进行灌注进而形成相应的灌注胶支撑。

根据本发明的实施例，还提供一种磁悬浮轴承的组装方法，所述磁悬浮轴承为上述的磁悬浮轴承，包括：

将线圈骨架组件5连接于内铁芯2的轴向两端形成第一组件；

将磁钢3均匀间隔地连接于所述第一组件中的内铁芯2的外周壁上形成第二组件；

将所述第二组件的多个磁钢3置于定位凹槽13中形成第三组件；

将第一外铁芯11与第二外铁芯12扣合组装形成第四组件，此时的第四组件也即为本申请的磁悬浮轴承。

在一些实施例中，当内铁芯2上构造有灌装工艺孔22时，通过所述灌装工艺孔22向所述内铁芯2的轴向两端对应的空间灌装灌注胶。

本发明还提供一种电机，包括磁悬浮轴承，所述磁悬浮轴承为上述的磁悬浮轴承，或者，所述磁悬浮轴承采用上述的磁悬浮轴承的组装方法组装而成。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。