CN110285142A

CN110285142A - 半开式的止推磁悬浮轴承

Info

Publication number: CN110285142A
Application number: CN201910482868.2A
Authority: CN
Inventors: 徐旸; 戴兴建; 张剀
Original assignee: Tsinghua University
Current assignee: Tsinghua University
Priority date: 2019-06-04
Filing date: 2019-06-04
Publication date: 2019-09-27

Abstract

本发明公开了一种半开式的止推磁悬浮轴承，该轴承包括第一至第三磁环，其中，第一至第三磁环环形层叠设置，形成环形磁极，且每个磁环的磁极与相邻磁环的磁极不同，并且环形磁极的第一绕组和第二绕组按照预设半开式方式进行绕制，其中，中间磁极的下部内凹，生成满足预设条件的绕组空间，且对上端的磁极进行磁极延伸，得到拼接后形成整圈的磁极。该轴承基本保留了半开后的轴向止推磁轴承磁极上磁场强度的连续一致，可用于高速旋转机械当中，并可以获得更加灵活的安装方式，尤其对于大型旋转机械设备而言。

Description

半开式的止推磁悬浮轴承

技术领域

本发明涉及高速旋转机械技术领域，特别涉及一种半开式的止推磁悬浮轴承。

背景技术

大型高速旋转机械的轴承往往设计成半开式的结构，尤其是卧式布置的转子，半开式结构的最大好处就是便于安装和检修。对于磁悬浮轴承来说，径向磁轴承易于做成半开式结构，而轴向止推的轴承，则由于在轴向圆环形磁极上要保持磁路的连续性和一致性问题，否则会产生巨大的涡流效应形成对轴系的“刹车“效果，目前为止一直没有很好设计的具有高速实用价值的半开式结构设计。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提出一种半开式的止推磁悬浮轴承。

为达到上述目的，本发明提出了半开式的止推磁悬浮轴承，包括第一至第三磁环，其中，所述第一至第三磁环环形层叠设置，形成环形磁极，且每个磁环的磁极与相邻磁环的磁极不同，并且所述环形磁极的第一绕组和第二绕组按照预设半开式方式进行绕制，其中，中间磁极的下部内凹，生成满足预设条件的绕组空间，且对上端的磁极进行磁极延伸，得到拼接后形成整圈的磁极。

本发明实施例的半开式的止推磁悬浮轴承，通过采用三个磁环的结构，利用内外线圈电流方向相反的设计，进行半开式设计后适当牺牲中间环磁极的磁感应强度，以及增加极靴的方式进行磁场的平滑，由此得到一种能够有效解决磁路连续问题的半开式止推磁悬浮轴承设计方案，使得在基本保留半开后的轴向止推磁轴承磁极上磁场强度的连续一致。

另外，根据本发明上述实施例的半开式的止推磁悬浮轴承还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述环形磁极的从内到外的磁极的极性排列分别为NSN。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述环形磁极的从内到外的磁极的极性排列分别为SNS。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述中间磁极半开连接处底部内凹，并保留极靴。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述中间磁极和极靴形状满足预设条件，以均匀所述中间磁极的边缘磁场与中间磁场。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明实施例的半开式的止推磁悬浮轴承结构示意图，其中，100为第一磁环，200为第二磁环，300为第三磁环，400为线圈绕组。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参照附图描述根据本发明实施例提出的半开式的止推磁悬浮轴承。

图1是本发明一个实施例的半开式的止推磁悬浮轴承结构示意图。

如图1所示，该半开式的止推磁悬浮轴承10包括：第一磁环100、第二磁环200和第三磁环300，其中，第一至第三磁环环形层叠设置，形成环形磁极，且每个磁环的磁极与相邻磁环的磁极不同，并且环形磁极的第一绕组和第二绕组按照预设半开式方式进行绕制，其中，中间磁极的下部内凹，生成满足预设条件的绕组空间，且对上端的磁极进行磁极延伸，得到拼接后形成整圈的磁极。本发明实施例的止推磁悬浮轴承10可以获得更加灵活的安装方式，尤其对于大型旋转机械设备而言。

可以理解的是，本发明实施例附图中的第一至第三磁环的顺序只是示例，在此不做具体顺序限定。

可选地，在本发明的一个实施例中，环形磁极的从内到外的磁极的极性排列分别为NSN，或环形磁极的从内到外的磁极的极性排列分别为SNS。

本发明实施例可按照由内向外磁极极性NSN或SNS方式布置的半开磁环组成的半开轴向止推轴承。

进一步地，在本发明的一个实施例中，中间磁极半开连接处底部内凹，并保留极靴。

具体而言，本发明实施例以中间磁极为中心进行绕制线圈绕组400，半开连接处底部内凹，并保留极靴，从而减小磁感应强度的不均匀，保持磁场在一个圆环上的连续。

进一步地，在本发明的一个实施例中，中间磁极和极靴形状满足预设条件，以均匀中间磁极的边缘磁场与中间磁场。

具体而言，中间磁极可以适当增大，极靴形状也可以进行适当的设计，以保持中间磁极边缘与中间的磁场尽可能均匀。其中，为了便于绕组的装配，极靴可以后期加工装配上去，结构上也可以设计辅助两个半开磁轴承平整连接的安装方式。

综上，本发明实施例将止推磁轴承设计成为三个环的环形磁极，从内到外磁极的极性排列分别为NSN或SNS，绕组亦分为内圈和外圈两组。为了做成半开方式的止推轴承，将绕组部分按照图示的方式进行绕制，其中，中间磁极的下部要内凹并留出足够的绕线空间，上端通过类似极靴一样的磁极延伸，保持结构上的连续，以及保证拼接后形成整圈的磁极上，在一周内磁场保持一致和连续。

根据本发明实施例提出的半开式的止推磁悬浮轴承，通过采用三个磁环的结构，利用内外线圈电流方向相反的设计，进行半开式设计后适当牺牲中间环磁极的磁感应强度，以及增加极靴的方式进行磁场的平滑，由此得到一种能够有效解决磁路连续问题的半开式止推磁悬浮轴承设计方案，使得在基本保留半开后的轴向止推磁轴承磁极上磁场强度的连续一致。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims

1.一种半开式的止推磁悬浮轴承，其特征在于，包括第一至第三磁环，其中，

所述第一至第三磁环环形层叠设置，形成环形磁极，且每个磁环的磁极与相邻磁环的磁极不同，并且所述环形磁极的第一绕组和第二绕组按照预设半开式方式进行绕制，其中，中间磁极的下部内凹，生成满足预设条件的绕组空间，且对上端的磁极进行磁极延伸，得到拼接后形成整圈的磁极。

2.根据权利要求1所述的半开式的止推磁悬浮轴承，其特征在于，所述环形磁极的从内到外的磁极的极性排列分别为NSN。

3.根据权利要求1所述的半开式的止推磁悬浮轴承，其特征在于，所述环形磁极的从内到外的磁极的极性排列分别为SNS。

4.根据权利要求1所述的半开式的止推磁悬浮轴承，其特征在于，所述中间磁极半开连接处底部内凹，并保留极靴。

5.根据权利要求1所述的半开式的止推磁悬浮轴承，其特征在于，所述中间磁极和极靴形状满足预设条件，以均匀所述中间磁极的边缘磁场与中间磁场。