一種軸向磁力軸承冗余結構的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種軸向磁力軸承，更具體的是一種具有六個環(huán)形槽的軸向磁力軸承 兀余結構。。
【背景技術】
[0002] 磁力軸承是一種新型的軸承，是利用電磁力將導磁體息浮起來，從而實現(xiàn)對轉子 的無接觸支承。與普通軸承相比，磁力軸承具有無需潤滑、可用于高速度、高精度、壽命長等 特點，從根本上改變了傳統(tǒng)的支承形式，己成為某些應用領域不可替代的支承技術。隨著 磁力軸承技術應用的不斷擴展，對磁力軸承系統(tǒng)工作的可靠性和容錯能力提出了更高的要 求。
[0003] 目前，常規(guī)的五自由度磁息浮轉子系統(tǒng)由兩個徑向磁力軸承和一個軸向磁力軸承 組成。兀余設計是提高磁力軸承系統(tǒng)可靠性的一種方法。
[0004] 從20世紀90年代至今，國內外學者關于磁力軸承兀余研究的重點集中在徑向磁 力軸承上，而對軸向磁力軸承的研究很少。軸向磁力軸承定子有單環(huán)結構和兩環(huán)兀余結構， 無論是單環(huán)結構和兩環(huán)兀余結構，其定子線圈均為繞定子軸也線的同也圓環(huán)。傳統(tǒng)的軸向 磁力軸承采用單環(huán)結構，該種結構定子線圈一旦發(fā)生故障，軸向磁力軸承既失效，軸向磁力 軸承沒有兀余。Storace A F曾于1995年提出了兩環(huán)兀余結構的軸向磁力軸承方案，當兩 個磁力軸承定子中任一個定子上面有一個定子線圈發(fā)生故障時，該兩環(huán)兀余結構的軸向磁 力軸承仍能保持正常工作。
[0005] 而本發(fā)明提出的具有六個環(huán)形槽的軸向磁力軸承兀余結構，其定子線圈是沿磁力 軸承定子圓周方向均勻布置的，比兩環(huán)兀余結構的軸向磁力軸承具有更高的容錯能力和兀 余度。
【發(fā)明內容】
[0006] 本發(fā)明所要解決的技術問題是；提供一種具有六個環(huán)形槽的軸向磁力軸承兀余結 構，使得軸向磁力軸承在部分磁極線圈失效的情況下，仍然能夠保持軸向磁力軸承的原有 承載能力，提高磁息浮轉子系統(tǒng)中軸向磁力軸承的可靠性。
[0007] 本發(fā)明解決其技術問題采用的技術方案是：包括推力盤、轉子和兩個磁力軸承定 子，所述兩個磁力軸承定子均為圓盤形狀，均開有六個結構相同的環(huán)形槽，每個環(huán)形槽內纏 繞有結構完全相同的定子線圈。
[0008] 每個磁力軸承定子上的六個環(huán)形槽沿磁力軸承定子的圓周方向均勻布置。
[0009] 所述的兩個磁力軸承定子固定安裝在轉子箱體上面，并且面對面地設置在推力盤 的兩側。
[0010] 所述的兩個磁力軸承定子，其上面的定子線圈在磁力軸承定子的軸向方向上的輪 廓投影完全重合。
[0011] 所述的推力盤兩側端面與兩磁力軸承定子端面均留有氣隙5。
[0012] 所述推力盤固接在轉子的外圓周上，推力盤的軸線與轉子的軸線重合，推力盤與 轉子成為一體，工作時推力盤與轉子一起運動。
[0013] 本發(fā)明與常規(guī)軸向磁力軸承相比具有如下的優(yōu)點：
[0014] 本發(fā)明采用了具有六個環(huán)形槽的軸向磁力軸承兀余結構，當該磁力軸承兩個磁力 軸承定子中任一磁力軸承定子上定子線圈失效的個數(shù)少于3時，可W通過補償其余未失效 定子線圈控制電流的方式保持軸向磁力軸承的原有承載能力，在不降低承載能力的前提下 提高了系統(tǒng)的可靠性。
[0015] 本發(fā)明所涉及的具有六個環(huán)形槽的軸向磁力軸承兀余結構的可靠性和性能兀余 度優(yōu)于已有的單環(huán)結構和兩環(huán)兀余結構的軸向磁力軸承。
【附圖說明】
[0016] 圖1是本發(fā)明軸向磁力軸承的裝配示意圖。
[0017] 圖2是圖1的C-C剖視圖。
[001引 圖3是圖1的A-A剖視圖。
[0019] 圖4是圖1的B-B剖視圖。
[0020] 圖中；1.磁力軸承定子；2.磁力軸承定子；3.推力盤；4.定子線圈；5.定子線圈； 6.轉子；7.轉子箱體。
【具體實施方式】
[0021] 下面結合實例及附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0022] 本發(fā)明提供的軸向磁力軸承兀余結構，其結構如圖1所示，包括磁力軸承定子1和 磁力軸承定子2、推力盤3、定子線圈4、定子線圈5、轉子6和轉子箱體7。所述兩個磁力軸 承定子1和2固定安裝在轉子箱體7上面，面對面地設置在推力盤3的兩側，
[0023] 兩個磁力軸承定子1和2上面的六個定子線圈4和六個定子線圈5沿軸向方向（圖 1中Y方向）上的輪廓投影完全重合，推力盤3兩側端面與兩磁力軸承定子1和2的端面均 留有氣隙5。
[0024] 所述磁力軸承定子1和磁力軸承定子2,其上均開有六個結構相同的環(huán)形槽，每個 環(huán)形槽內纏繞有結構完全相同的定子線圈。
[0025] 所述推力盤3固接在轉子6的外圓周上，如圖2所示，推力盤3的軸線與轉子6的 軸線重合，推力盤3與轉子6成為一體，工作時推力盤3與轉子6 -起運動。
[0026] 所述定子線圈4位于磁力軸承定子1的環(huán)形槽內，如圖3所示，與定子線圈4結構 完全一致的線圈一共有六個(六環(huán))，它們沿磁力軸承定子1的圓周方向均勻布置。
[0027] 所述定子線圈5位于磁力軸承定子2的環(huán)形槽內，如圖4所示，與定子線圈5結構 完全一致的線圈一共有六個(六環(huán))，它們沿磁力軸承定子2的圓周方向均勻布置。
[0028] 所述定子線圈4和定子線圈5的結構完全一致。
[0029] 本發(fā)明提供的上述具有軸向磁力軸承兀余結構，當該磁力軸承的兩個磁力軸承定 子中任一磁力軸承定子上定子線圈失效的個數(shù)少于3時，可W通過補償其余未失效定子線 圈控制電流的方式保持軸向磁力軸承的原有承載能力。
[0030] 對于單環(huán)結構的軸向磁力軸承而言，其任一定子線圈發(fā)生故障，軸向磁力軸承既 失效，軸向磁力軸承沒有兀余。對于兩環(huán)兀余結構的軸向磁力軸承而言，當兩個磁力軸承定 子中任一個軸承定子上面有一個定子線圈發(fā)生故障時，仍能保持正常工作。但任一個軸承 定子上面的兩個定子線圈都發(fā)生故障時，兩環(huán)兀余結構的軸向磁力軸承失效。本發(fā)明具有 六個環(huán)形槽(六環(huán)）的軸向磁力軸承兀余結構，只要兩個磁力軸承定子中任一個軸承定子上 面定子線圈失效的個數(shù)少于3時，可W通過補償其余未失效定子線圈控制電流的方式保持 軸向磁力軸承的原有承載能力，在不降低承載能力的前提下提高了系統(tǒng)的可靠性。本發(fā)明 具有六個環(huán)形槽(六環(huán)）的軸向磁力軸承兀余結構與兩環(huán)兀余結構相比具有更高的兀余度 和可靠性。
[0031] 為了對比兩環(huán)兀余結構與六環(huán)兀余結構軸向磁力軸承的性能，采用兩個參數(shù)相當 的兩環(huán)兀余結構與六環(huán)兀余結構軸向磁力軸承結構進行對比，具體設計參數(shù)如表1所示。 采用Ansys對兩種結構的承載力進行計算，通過補償其余未失效定子線圈控制電流的方式 保持軸向磁力軸承的原有承載能力，計算如表2所示。
[0032] W上所述只是用圖解說明本發(fā)明的一些結構和工作原理，本實例并非是要將本發(fā) 明局限在所述的具體結構和適用范圍內，故凡是有可能被利用的相應修改W及等同物均屬 于本發(fā)明的申請的專利范圍。
[0033] 除上述的技術特征外，其余技術特征均為本領域技術人員已知技術。
[0034] 附表
[0035] 表1兩種兀余結構磁力軸承的初始設計參數(shù)
【主權項】
1. 一種軸向磁力軸承冗余結構，包括推力盤、轉子和兩個磁力軸承定子，其特征是一種 具有六個環(huán)形槽的軸向磁力軸承冗余結構，所述兩個磁力軸承定子均為圓盤形狀，均開有 六個結構相同的環(huán)形槽，每個環(huán)形槽內纏繞有結構完全相同的定子線圈。
2. 根據(jù)權利要求1所述的軸向磁力軸承冗余結構，其特征在于：每個磁力軸承定子上 的六個環(huán)形槽沿磁力軸承定子的圓周方向均勻布置。
3. 根據(jù)權利要求1所述的軸向磁力軸承冗余結構，其特征在于：所述兩個磁力軸承定 子固定安裝在轉子箱體上面，并且面對面地設置在推力盤的兩側。
4. 根據(jù)權利要求3所述的軸向磁力軸承冗余結構，其特征在于：所述推力盤兩側端面 與兩磁力軸承定子端面均留有氣隙。
5. 根據(jù)權利要求1所述的軸向磁力軸承冗余結構，其特征在于：所述兩個磁力軸承定 子上面的定子線圈在軸向方向上的輪廓投影完全重合。
6. 根據(jù)權利要求1所述的軸向磁力軸承冗余結構，其特征在于：所述推力盤固接在轉 子的外圓周上，推力盤的軸線與轉子的軸線重合，推力盤與轉子成為一體，工作時推力盤與 轉子一起運動。
【專利摘要】本發(fā)明是一種具有六個環(huán)形槽（六環(huán)）的軸向磁力軸承冗余結構，包括推力盤、轉子和兩個磁力軸承定子。兩個磁力軸承定子均為圓盤形狀，每個磁力軸承定子上均開有六個結構相同的環(huán)形槽，六個環(huán)形槽在磁力軸承定子圓周方向上均勻布置，每個環(huán)形槽內纏繞有結構完全相同的定子線圈。本發(fā)明的優(yōu)點是：當該磁力軸承任一磁力軸承定子上定子線圈失效的個數(shù)少于3時，可以通過補償其余未失效定子線圈控制電流的方式保持軸向磁力軸承的原有承載能力，在不降低承載能力的前提下提高了系統(tǒng)的可靠性。
【IPC分類】F16C32-04
【公開號】CN104565054
【申請?zhí)枴緾N201310506559
【發(fā)明人】王曉光, 張曉 , 胡業(yè)發(fā), 程鑫, 張錦光, 吳華春
【申請人】武漢理工大學
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2013年10月24日