專利名稱：一種組合式徑向電磁軸承鐵芯的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種電磁鐵芯。
背景技術(shù)：
電磁軸承屬于一種無(wú)接觸、懸浮支撐軸承，因此具有許用極限轉(zhuǎn)速高，無(wú)需潤(rùn)滑，摩擦阻力小，可靠性高，支撐剛度可控等優(yōu)點(diǎn)。電磁磁軸承支撐動(dòng)作的執(zhí)行主要是靠可控制的帶有電磁鐵芯的電磁線圈來(lái)完成的。磁軸承的電磁鐵芯對(duì)外形尺寸有較高的精度要求，這主要是由于磁軸承懸浮控制間隙小，鐵芯承受支撐力的變化，安裝配合要求高。另一方面磁軸承鐵芯還要有較高的電磁性能要求，要求鐵芯的頑磁性小，電磁渦流損失小，磁通性能要好。高的精度要求對(duì)磁軸承鐵芯材料及結(jié)構(gòu)方案給出了許多限制，使得磁軸承鐵芯的結(jié)構(gòu)性能難以保證。以往的磁軸承的電磁鐵芯一種是采用硅鋼片疊置而成，另一種是采用軟鐵磁材料整體加工而成。采用硅鋼片疊置而成的鐵芯由于在尺寸精度上難以保證，在磁軸承設(shè)計(jì)時(shí)不能不犧牲磁軸承的性能，保證其裝配及使用使的要求，使得磁軸承難以做到在有限的體積下達(dá)到高性能。采用軟鐵磁材料做成的整體式磁軸承鐵芯，雖然在尺寸精度上容易做到很高的精度，但在磁性能上不是很好，它的磁電渦流損失相對(duì)大一些，磁通性能也不是特別好，完磁性也相對(duì)高一些。另外磁軸承的電磁鐵芯需要傳遞較大的支撐力，零件間較高的尺寸配合精度，也是其性能保障的重要要求。近年來(lái)，在其他技術(shù)領(lǐng)域也有人提出了組合式電磁鐵芯方案。如，專利CN1674168A，一種組合式電磁鐵芯，介紹了軟鐵和鐵氧體的組合，其作用是拓寬了鐵芯的適應(yīng)磁場(chǎng)變化的頻率范圍，在高頻段和低頻段均有良好的磁通性能，用于改善摩托車點(diǎn)火線圈的高低頻點(diǎn)火性能；專利CN1858865A提出了一個(gè)用于電流互感器的組合鐵芯，采用鐵基納米晶合金和硅鋼片組合鐵芯代替以往采用的、高成本的坡膜合金或鈷基非晶合金等等。這些文獻(xiàn)所介紹的技術(shù)內(nèi)容與本發(fā)明所述的技術(shù)內(nèi)容相比，在對(duì)鐵芯的性能要求上，在應(yīng)用領(lǐng)域上有明顯不同。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種電磁性能好、電渦流損失小、磁通性能高、完磁性小的組合式徑向電磁軸承鐵芯。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的包括中間電磁鐵芯，在中間電磁鐵芯面設(shè)置上電磁鐵芯，在中間電磁鐵芯下面設(shè)置下電磁鐵芯，中間電磁鐵芯、上電磁鐵芯和下電磁鐵芯通過(guò)鉚接件鉚接成一體；上電磁鐵芯和下電磁鐵芯的材料相同，為機(jī)械加工性能好的材料；中間電磁鐵芯的材料，為電磁性能好的材料；鉚接件采用非導(dǎo)磁的金屬材料。中間電磁鐵芯的材料為多片疊置的硅鋼片。電磁鐵芯和下電磁鐵芯的材料為電工純鐵。
鉚接件的材料為鋁或不銹鋼。本發(fā)明的技術(shù)原理是磁軸承的電磁鐵芯與一般用于電磁感應(yīng)的電磁鐵芯，如變壓器中的電磁鐵芯，有所不同。它在工作中主要起作用的性能是可控的電磁力，它一方面要求磁通性能要好，另一方面它還要完成力的傳遞，因此要求鐵芯與鐵芯支撐結(jié)構(gòu)件之間要有很緊密的配合裝配，再有磁軸承本身的結(jié)構(gòu)也非常緊湊，所以鐵芯的零件尺寸精度要求比較高。這樣用一種材料制成的鐵芯很難達(dá)到既有好的磁通新能，又有較高的鐵芯零件的尺寸精度。本發(fā)明采用組合式鐵芯結(jié)構(gòu)方案，從原理上講就本發(fā)明是利用不同材料的性能，既保證鐵芯的磁通性能優(yōu)良，有保證組合式鐵芯具有較高的零件尺寸精度。其中中間鐵芯的采用了磁通性能好的材料，上鐵芯和下鐵芯采用了加工性能好的材料，為了不干擾鐵芯整體的磁特性鉚接件采用了無(wú)導(dǎo)磁金屬材料。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于現(xiàn)有的磁軸承鐵芯很難做到在保證有較高的零件尺寸精度的前提下，能夠達(dá)到很好的磁通特性和較低的電磁渦流損失。本發(fā)明采用組合是結(jié)構(gòu)使得鐵芯零件的尺寸精度和磁特性都得到了很好地保證，這使得磁軸承的總體結(jié)構(gòu)能夠有條件做得進(jìn)一步緊湊，磁軸承的磁通特性和作為支撐的力學(xué)特性有條件提升。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1的剖視圖。圖3a與圖3b為組合前后鐵芯磁通特性有限元分析結(jié)果。圖4為組合鐵芯及電磁線圈安裝實(shí)施圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)的描述如圖1所示，組合式磁軸承鐵芯由上電磁鐵芯I，中間電磁鐵芯2，下電磁鐵芯3，鉚接件4組合合成。對(duì)于少量鐵芯的制作，可采用原材料板疊加鉚接，再經(jīng)過(guò)線切割加工而成圖2所示的8磁極鐵芯形狀，經(jīng)浸漆進(jìn)行零件定形。浸漆定形后，鐵芯材料的層與層之間粘接牢固，鐵芯零件的軸向尺寸就變得穩(wěn)定了。再經(jīng)過(guò)磨削加工，鐵芯零件的軸向尺寸就會(huì)達(dá)到了較高的精度。同時(shí)結(jié)合圖4，電磁鐵芯徑向均布多個(gè)磁極，例如4個(gè)、8個(gè)或更多，在應(yīng)用時(shí)每個(gè)磁極上裝有一個(gè)電磁線圈。本發(fā)明的技術(shù)方案中，不同鐵芯的材料的組合，保證了鐵芯的電磁性能。其中間鐵芯選用的是娃鋼片材料，型號(hào)為50W470。娃鋼片的電磁性能較好，但材料的尺寸穩(wěn)定性較差，特別是軸向尺寸，由于是靠多片材料疊置而成，尺寸非常不穩(wěn)定，且疊片定型后不易進(jìn)行機(jī)械再加工。上、下鐵芯可采用電工純鐵材料，型號(hào)為DT4。該材料可以有一定厚度，經(jīng)過(guò)定形后再機(jī)械加工可以保證零件的軸向尺寸精度。電工純鐵在磁通性能和低電磁渦流損失性能上雖然不如硅鋼片好，但其性能是不錯(cuò)的，加之所占的份額在鐵芯總體份額中比較少，對(duì)整個(gè)鐵芯磁通性能的影響會(huì)很小。實(shí)例中，模擬計(jì)算的結(jié)果，影響不超過(guò)2%。參見圖
3。實(shí)例中，鐵芯的磁通性能靠鐵芯的組合材料來(lái)保證，鐵芯的徑向尺寸靠線切割加工來(lái)保證，鐵芯的軸向尺寸靠定形后的磨削加工來(lái)保證。圖4所示為一個(gè)組合式鐵芯實(shí)施的實(shí)例，鐵芯外徑148mm,內(nèi)徑60. 6mm,軸向高度45mm。8個(gè)磁極,每個(gè)磁極上裝有一個(gè)線圈。該鐵 芯為一個(gè)徑向磁軸承的鐵芯。
權(quán)利要求
1.一種組合式徑向電磁軸承鐵芯，包括中間電磁鐵芯，其特征是:在中間電磁鐵芯面設(shè)置上電磁鐵芯，在中間電磁鐵芯下面設(shè)置下電磁鐵芯，中間電磁鐵芯、上電磁鐵芯和下電磁鐵芯通過(guò)鉚接件鉚接成一體；上電磁鐵芯和下電磁鐵芯的材料相同，為機(jī)械加工性能好的材料；中間電磁鐵芯的材料，為電磁性能好的材料；鉚接件采用非導(dǎo)磁的金屬材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種組合式徑向電磁軸承鐵芯，其特征是:中間電磁鐵芯的材料為多片疊置的硅鋼片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種組合式徑向電磁軸承鐵芯，其特征是:電磁鐵芯和下電磁鐵芯的材料為電工純鐵。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種組合式徑向電磁軸承鐵芯，其特征是:鉚接件的材料為鋁或不銹鋼。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種組合式徑向電磁軸承鐵芯，其特征是:鉚接件的材料為鋁或不銹鋼。`
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種組合式徑向電磁軸承鐵芯。包括中間電磁鐵芯，在中間電磁鐵芯面設(shè)置上電磁鐵芯，在中間電磁鐵芯下面設(shè)置下電磁鐵芯，中間電磁鐵芯、上電磁鐵芯和下電磁鐵芯通過(guò)鉚接件鉚接成一體；上電磁鐵芯和下電磁鐵芯的材料相同，為機(jī)械加工性能好的材料；中間電磁鐵芯的材料，為電磁性能好的材料；鉚接件采用非導(dǎo)磁的金屬材料。本發(fā)明采用組合是結(jié)構(gòu)使得鐵芯零件的尺寸精度和磁特性都得到了很好地保證，這使得磁軸承的總體結(jié)構(gòu)能夠有條件做得進(jìn)一步緊湊，磁軸承的磁通特性和作為支撐的力學(xué)特性有條件提升。
文檔編號(hào)H01F3/02GK103075424SQ20131002028
公開日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2013年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月19日
發(fā)明者滕萬(wàn)慶, 任正義, 李澤輝, 吳杉偉, 湯銀龍 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)