專(zhuān)利名稱(chēng)：用于組合式徑向-軸向磁推軸承的疊片芯及其相應(yīng)的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于驅(qū)轉(zhuǎn)機(jī)器的磁推軸承，這種磁推軸承具有組合式軸向-徑向結(jié)構(gòu)，其中，軸向控制磁通量經(jīng)過(guò)軟磁芯的中心孔。
背景技術(shù)：
通過(guò)磁推軸承可實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸式懸置。磁推軸承可限制摩擦損耗，因而在高速運(yùn)用場(chǎng)合這種磁推軸承很受人歡迎。由于轉(zhuǎn)子動(dòng)力的限制因素，高速旋轉(zhuǎn)式機(jī)器的結(jié)構(gòu)通常復(fù)雜。在這個(gè)意義上看，軸的軸向長(zhǎng)度的任何減少均會(huì)造成轉(zhuǎn)子動(dòng)力達(dá)到極限值。在所謂的組合式軸承中最大限度地利用了這種性質(zhì)。這些軸承結(jié)構(gòu)中，將軸向通道和徑向通道組合在緊湊結(jié)構(gòu)中，從而可共享幾個(gè)功能部件。在專(zhuān)利和科技文獻(xiàn)中均公開(kāi)了組合式軸承的各種例子。通常，軸向控制磁通量的路徑經(jīng)過(guò)鐵磁材料構(gòu)成的疊片疊層的中心孔。專(zhuān)利或?qū)＠暾?qǐng)US5514924、US6268674、US6727617、W02008074045、CN1737388 號(hào)中公開(kāi)了這些例子?？萍嘉墨I(xiàn)如 Imoberdorf等、Pichot等以及Buckner等撰寫(xiě)的文章公開(kāi)了其他例子。Blumenstock的美國(guó)專(zhuān)利US6359357 BI號(hào)描述的這種組合式軸承中，軸向控制磁通量不經(jīng)過(guò)鐵磁材料構(gòu)成的疊片疊層的中心孔。如果軸向控制磁通量的路徑經(jīng)過(guò)疊片疊層的中心孔，或具體而言，如果在組合式軸承包含的某區(qū)域?qū)щ娐窂桨鼑刂拼磐?，那么組合式軸承的軸向通道性能會(huì)受到不利影響。在此情況下，改變控制磁通量會(huì)在周?chē)牧现懈袘?yīng)出電壓。如果周?chē)窂绞情]合的且導(dǎo)電，那么這些感應(yīng)電壓會(huì)產(chǎn)生循環(huán)電流，從而會(huì)產(chǎn)生焦耳損耗。實(shí)際上，這種疊片疊層可被認(rèn)為是變壓器的第二短路線圈，軸向控制線圈是第一線圈。這種效果是由頻率決定的損耗隨著頻率而增加。根據(jù)特定的軸向控制電流和頻率，焦耳損耗會(huì)減小所產(chǎn)生的作用力。因而，軸向通道的性能受到影響。如果軸向致動(dòng)器作用在疊片疊層上，那么這種現(xiàn)象也會(huì)出現(xiàn)在這種疊片疊層上。在此情況下控制磁通量進(jìn)入疊層本身中，但物理解釋是相同的。在美國(guó)專(zhuān)利US6268674號(hào)中，Takahashi提出在目標(biāo)疊片疊層內(nèi)部切割一系列均勻分布的徑向狹槽。顯然，為了在旋轉(zhuǎn)時(shí)保持足夠的強(qiáng)度，不能在疊片的整個(gè)厚度上進(jìn)行切割。這樣，如果控制磁通量?jī)H進(jìn)入狹槽區(qū)域，那么會(huì)局部產(chǎn)生感應(yīng)電流。這種技術(shù)僅僅提供了一種解決辦法來(lái)減小目標(biāo)疊片疊層中的損耗。全部控制磁通量仍然被定子疊層包圍。據(jù)我們所知，還沒(méi)有報(bào)道其他技術(shù)來(lái)減少這種損耗。在本專(zhuān)利中，提供了一種不同的技術(shù)來(lái)減少損耗。這種技術(shù)可應(yīng)用到組合式磁推軸承的轉(zhuǎn)子疊層和定子疊層中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種永磁偏置的或電流偏置的組合式徑向-軸向磁推軸承的定子或轉(zhuǎn)子的疊片芯。這種疊片芯包括由各個(gè)平坦軟磁疊片構(gòu)成的穩(wěn)固疊層。各個(gè)疊片具有同倫等價(jià)為球體的拓?fù)湫再|(zhì)，以在疊片平面上形成至少一個(gè)完整的物理中斷部來(lái)中斷循環(huán)電流。穩(wěn)固疊層顯示具有同倫等價(jià)為圓環(huán)的拓?fù)湫再|(zhì)以形成磁對(duì)稱(chēng)。在本發(fā)明中，循環(huán)電流定義為經(jīng)過(guò)軟磁材料且沿著圍繞疊片芯的閉合路徑流動(dòng)的電流。平坦疊片和球體之間的同倫等價(jià)表明僅采用彎曲、拉伸和/或收縮操作實(shí)際上可使平坦疊片形成為球形。此時(shí)不允許進(jìn)行切斷或上膠操作。類(lèi)似地，穩(wěn)固疊層和圓環(huán)之間的同倫等價(jià)表明僅采用彎曲、拉伸和/或收縮操作實(shí)際上可使疊層形成為圓環(huán)形。上述表述“在疊片平面上形成至少一個(gè)完整的物理中斷部來(lái)中斷循環(huán)電流”換句話(huà)說(shuō)是指在疊片平面上會(huì)形成包圍住轉(zhuǎn)子的、幾乎完全閉合的軟磁路徑，路徑中具有至少一個(gè)物理中斷部來(lái)中斷循環(huán)電流。上述表述“包圍住轉(zhuǎn)子的、幾乎完全閉合的軟磁路徑”的意思是該路徑包圍住轉(zhuǎn)子，優(yōu)選包括至少75%的軟磁材料，或者更優(yōu)選地，包括至少95%的軟磁材料。本發(fā)明也涉及一種用于制造疊片芯的方法，該疊片芯用于組合式軸向-徑向磁推軸承的定子或轉(zhuǎn)子，從而該方法包括以下步驟

一提供一組平坦的軟磁疊片，所述疊片的拓?fù)湫螤钔瑐惖葍r(jià)為球體形狀；一設(shè)置第一軟磁層，以獲得至少一個(gè)物理中斷部來(lái)中斷循環(huán)電流；一相對(duì)于在前的軟磁層來(lái)樞轉(zhuǎn)和/或轉(zhuǎn)動(dòng)隨后的所有軟磁層；一固定所形成的該組軟磁層。本發(fā)明還涉及一種用于制造疊片芯的方法，該疊片芯用于組合式軸向-徑向磁推軸承的定子或轉(zhuǎn)子，其中該方法包括以下步驟一提供一組平坦的軟磁疊片，所述疊片的拓?fù)湫螤钔瑐惖葍r(jià)為球體形狀；一設(shè)置第一組軟磁層；采用如下方式來(lái)設(shè)置所述第一組軟磁層通過(guò)設(shè)置所述第一組軟磁層而得到用于中斷循環(huán)電流的至少一個(gè)物理中斷部，且使得所有相鄰疊片層上的至少一個(gè)物理中斷部相一致；一設(shè)置隨后的多個(gè)疊層；設(shè)置隨后的多個(gè)疊層的方式與布置第一組軟磁層的方式相同，但使得所有的隨后的多個(gè)疊層相對(duì)于在前的多個(gè)軟磁層進(jìn)行了樞轉(zhuǎn)和/或轉(zhuǎn)動(dòng)；
-固定所形成的成組軟磁層。通過(guò)以這種方式來(lái)制造組合式軸承的定子芯或轉(zhuǎn)子芯，由于不能形成變化的控制磁通量，從而產(chǎn)生了循環(huán)的渦電流。因而，軸承中的損耗減小，軸向致動(dòng)器性能增強(qiáng)。


為了更透徹地顯示本發(fā)明的特征，在下面的內(nèi)容中，通過(guò)非限制性的實(shí)例來(lái)描述本發(fā)明的用于組合式徑向-軸向磁推軸承的定子或轉(zhuǎn)子的疊片芯的優(yōu)選實(shí)施例，附圖中給出了附圖標(biāo)記，附圖如下圖I表示現(xiàn)有技術(shù)中的帶永磁偏置的第一組合式軸承的半縱向截面圖；圖2表示現(xiàn)有技術(shù)中的帶永磁偏置的第二組合式軸承的縱向截面圖；圖3表示現(xiàn)有技術(shù)中的帶電流偏置的第三組合式軸承的縱向截面圖；圖4表示現(xiàn)有技術(shù)中的第一組合式軸承的四極徑向致動(dòng)部件的截面圖；圖5表示現(xiàn)有技術(shù)中的第二組合式軸承的三極徑向致動(dòng)部件的截面圖6表示組合式軸承的四極致動(dòng)部件的360〈°疊片的截面圖，該疊片在對(duì)稱(chēng)軸線上具有切口 ；圖I表示圖6中的疊片能夠樞轉(zhuǎn)到的所有可能位置，而磁極的方位保持不變；
圖8表示疊層在切口附近的磁場(chǎng)線分布，切口的切向尺寸為0. 5毫米，疊層由厚度為0. 35毫米的四個(gè)疊片構(gòu)成，疊片雙側(cè)均涂覆有厚度為10微米的涂層；圖9表示疊層在切口附近的磁通密度分布，切口的切向尺寸為0. 5毫米，疊層由厚度為0. 35毫米的四個(gè)疊片構(gòu)成，疊片雙側(cè)均涂覆有厚度為10微米的涂層；圖10表示組合式軸承的四極徑向致動(dòng)部件的360 <°疊片的截面圖，疊片在對(duì)稱(chēng)軸線上無(wú)切口 ；圖11表示圖10中的疊片能夠樞轉(zhuǎn)和/或翻轉(zhuǎn)到的所有可能位置，而磁極的方位保持不變；圖12表示組合式軸承的三極徑向致動(dòng)部件的360〈°疊片的截面圖，疊片對(duì)稱(chēng)軸線上有切口 ；圖13表不圖12中的置片能夠樞轉(zhuǎn)到的所有可能位直，而磁極的方位保持不變；圖14表示組合式軸承的三極徑向致動(dòng)部件的360〈°疊片的截面圖，疊片在對(duì)稱(chēng)軸線上無(wú)切口 ；圖15表示圖14中的疊片能夠樞轉(zhuǎn)和/或翻轉(zhuǎn)到的所有可能位置，而磁極的方位保持不變；圖16表示組合式軸承的四極徑向致動(dòng)部件的180〈°疊片片斷的截面圖；圖17表示圖16中的疊片片斷能夠樞轉(zhuǎn)和/或翻轉(zhuǎn)到的所有可能位置，而磁極的方位保持不變；圖18表示組合式軸承的三極徑向致動(dòng)部件的120〈°疊片片斷的截面；圖19表示圖18中的疊片片斷能夠樞轉(zhuǎn)和/或翻轉(zhuǎn)到的所有可能位置，而磁極的方位保持不變；圖20表示致動(dòng)器目標(biāo)疊層的被切開(kāi)的360〈°疊片的截面圖；圖21表示帶有非筆直切口及絕緣墊片的360〈°疊片的截面圖。
具體實(shí)施例方式圖1、2和3示出了現(xiàn)有的組合式軸承的一些縱截面。圖4和5示出了現(xiàn)有的組合式軸承的兩個(gè)可能的徑向截面。所顯示的可供選擇的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)均由疊片式轉(zhuǎn)子疊層I、疊片式定子疊層2、定子磁軛3、兩個(gè)軸向磁極4a和4b以及至少三個(gè)徑向磁極5構(gòu)成,疊片轉(zhuǎn)子疊層具有幾何轉(zhuǎn)動(dòng)軸線X-X’。軸向力受軸向控制線圈6控制，軸向控制線圈的結(jié)構(gòu)是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)的。徑向力受徑向控制線圈7控制。徑向控制線圈纏繞在徑向磁極5周?chē)Ｈ绻来盆F8不產(chǎn)生偏磁場(chǎng)，可通過(guò)某種特定方式將偏置電流增加到軸向控制電流中、或通過(guò)將偏置電流輸送到單獨(dú)的偏置線圈中就可產(chǎn)生偏磁場(chǎng)，所述偏置線圈形狀呈旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)、靠近軸向控制線圈6布置。如果將電流輸送到徑向控制線圈7中，磁通量開(kāi)始在定子疊層2的疊片平面上流動(dòng)。輸送給軸向控制線圈6的電流所產(chǎn)生的磁通量經(jīng)過(guò)定子磁軛3，接著穿過(guò)軸向磁極4a，穿過(guò)朝向轉(zhuǎn)子疊層I的間隙，然后穿過(guò)朝向相對(duì)的軸向磁極4b的間隙，最終返回到定子磁軛3。由于軸向控制電流隨著時(shí)間發(fā)生改變，因而時(shí)變磁通量經(jīng)過(guò)定子疊層2的中心孔。根據(jù)法拉第-楞次定理和歐姆定理，定子疊層2的疊片結(jié)構(gòu)中會(huì)感應(yīng)環(huán)流。因而，本發(fā)明的目的是通過(guò)物理方法中斷這些感應(yīng)的循環(huán)電流的路徑。可能實(shí)現(xiàn)這種物理中斷的方式是在定子疊層2的每個(gè)360〈°疊片10上形成一個(gè)切口 9，如圖6所示，該圖中的定子疊層2是四極定子疊層。表示法“360〈° ”表示由于疊片上形成有切口 9，因而疊片覆蓋的角度稍小于360°。盡管很難形成寬度小于0.25毫米的切口，但是很顯然這種切口實(shí)際上產(chǎn)生了相當(dāng)大的切向磁阻。因而，疊片10失去了用于徑向控制磁場(chǎng)的磁對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)的一部分。假定定子疊層僅具有一層單獨(dú)的疊片10，那么由于切口的原因而會(huì)產(chǎn)生顯著的徑向通道性能損失。但是，疊置疊片10提供了能夠避免降低這種性能的方式。圖7示出了圖6中的帶有一個(gè)切口 9的360〈°疊片10可能樞轉(zhuǎn)到的所有位置，這些位置不會(huì)對(duì)四個(gè)磁極5的位置有影響。因而，如果以這種方式堆疊定子以使得相鄰的360<°疊片10的切口 9總是相互分開(kāi)，磁場(chǎng)線通過(guò)相對(duì)于360〈°疊片發(fā)生改變從而穿過(guò)切口。從而，需要兩次穿過(guò)相鄰疊片10的涂層。此時(shí)關(guān)鍵點(diǎn)在于疊片的涂層可制作得比切 口寬度尺寸要薄很多，例如與至少250微米的切口寬度相比，涂層厚度為I微米。圖8示出了由四個(gè)疊片10組成的定子疊層2的截面。該圖所示的截面垂直于疊片10的平面、相切于定子疊層中心，該中心位于一個(gè)疊片10的切口 9的位置上。圖8示出了切口 9附近的徑向控制磁場(chǎng)中的磁場(chǎng)線分布。在這個(gè)具體的例子中，疊片10的厚度為0. 35毫米，切口 9的寬度為0. 5毫米，涂層厚度為10微米，這表明軟磁部分(雙側(cè)涂層)之間的厚度為20微米。當(dāng)靠近切口 9時(shí)，磁場(chǎng)線分成兩等分。在切口 9內(nèi)幾乎沒(méi)有任何磁場(chǎng)線。一旦超出切口 9的范圍，磁場(chǎng)線就重新聚集在原來(lái)的疊片10中。很顯然，這會(huì)影響切口 9附近的局部磁通密度，如圖9所示，圖9中的定子疊層2與圖8所示的定子疊層相同。在切口 9內(nèi)幾乎沒(méi)有任何磁場(chǎng)線，因而切口內(nèi)的磁通密度幾乎為零。在圖9中用深藍(lán)色(DB)陰影線表示切口 9內(nèi)的磁通密度。沿疊片平面離開(kāi)切口區(qū)域時(shí)，磁通密度逐漸增加至標(biāo)稱(chēng)值，這一磁通密度變化過(guò)程可用顏色表示為顏色從深藍(lán)色(DB)轉(zhuǎn)變?yōu)樗{(lán)綠色(CN)、綠色(GR)，最后變?yōu)辄S色(YL)。在相鄰疊片中，靠近切口時(shí)磁通密度增加，這一磁通密度變化過(guò)程可用顏色表示為顏色從黃色(YL)變?yōu)榻凵?0R)、最后變?yōu)榧t色(RD)。在這個(gè)具體的例子中，涂層比較厚，磁通密度主要僅受相鄰疊片10影響。其他疊片對(duì)磁通密度影響較小。理論上來(lái)說(shuō)，疊片10中的磁通密度會(huì)局部增加至標(biāo)稱(chēng)值的I. 5倍。但是，涂層越薄，磁場(chǎng)線穿透得越深，從而局部磁通密度峰值減小得越多。從圖8和9可得出結(jié)論磁通密度受切口 9影響的區(qū)域尺寸不會(huì)大于幾毫米。因而，在輸送大的徑向控制電流時(shí)，局部會(huì)出現(xiàn)飽和，但是這對(duì)軸承的整體性能影響小。為了整體恢復(fù)初始的磁對(duì)稱(chēng)狀態(tài)，建議將切口 9均勻分布在定子疊層2的圓周上。根據(jù)圖7中的360〈°疊片10的可供選擇位置，例如能夠通過(guò)重復(fù)方式布置四個(gè)360〈°疊片10來(lái)形成定子疊層2。從而切口 9之間的最短軸向距離大致等于疊片10厚度的四倍。圖6所示的360〈°疊片結(jié)構(gòu)10設(shè)置有與對(duì)稱(chēng)軸線相一致的切口 9。但是這并不是必須的。相反地，切口不位于對(duì)稱(chēng)軸線上會(huì)進(jìn)一步增加切口9之間的最小軸向距離。例如，圖10所示的360〈°疊片10具有四個(gè)磁極5，設(shè)置有不與對(duì)稱(chēng)軸線相一致的切口 9。通過(guò)樞轉(zhuǎn)和/或轉(zhuǎn)動(dòng)疊片10可實(shí)現(xiàn)八個(gè)不同位置，而磁極5的定位保持不變，如圖11所示。通過(guò)重復(fù)堆疊八個(gè)疊片10可形成磁對(duì)稱(chēng)定子疊層2，這樣切口之間的最短軸向距離為八個(gè)疊片厚度之和。圖12示出了僅具有三個(gè)磁極5的360〈°疊片10，僅有一個(gè)切口 9設(shè)置在對(duì)稱(chēng)軸線上。圖13示出了樞轉(zhuǎn)圖12中的疊片10僅產(chǎn)生三個(gè)不同位置，在這三個(gè)不同位置上磁極5的方位保持不變。以這種方式疊置疊片之后以使得整個(gè)定子疊層保持磁對(duì)稱(chēng)，從而切口 9之間的最短軸向距離等于三個(gè)疊片10的厚度。在這個(gè)具體結(jié)構(gòu)中，磁場(chǎng)線僅穿過(guò)一個(gè)疊片10 一定距離,從而切口 9附近的磁通密度增大量可能接近50%。在定子疊層2具有三個(gè)磁極5的情況下，為了增加切口 9之間的最小軸向間距，需要讓切口 9不位于對(duì)稱(chēng)軸線上，如圖14所示。在這種情況下，樞轉(zhuǎn)和/或翻轉(zhuǎn)圖14中的疊片10，切口 9可位于六個(gè)可供選擇位置上，而磁極5的定位保持不變，如圖15所示。因而切
口 9之間的最短軸向距離大致為疊片10厚度的六倍。直到目前，僅給出了具有一個(gè)切口 9的實(shí)例。但本申請(qǐng)并不局限于此。例如，具有四個(gè)磁極5的定子疊層2由圖16所示的180〈°疊片11構(gòu)成。當(dāng)合適布置180〈°疊片時(shí)，兩個(gè)這種180〈°疊片11形成了組合的疊片結(jié)構(gòu)13，該疊片結(jié)構(gòu)相當(dāng)于具有兩個(gè)切口 9。通過(guò)樞轉(zhuǎn)和/或翻轉(zhuǎn)圖16所示的180〈°疊片11，可以呈現(xiàn)切口 9位于不同位置的四種結(jié)構(gòu)布置，而磁極5的方位保持不變，如圖17所示。通過(guò)在軸向上以重復(fù)方式疊置四個(gè)180〈°疊片11來(lái)形成定子疊層2，從而四個(gè)180〈°疊片11的切口 9之間的軸向距離最小。選擇這種由180〈°疊片11構(gòu)成的結(jié)構(gòu)而不采用帶有一個(gè)切口的360〈°疊片10，原因在于可潛在地減少?gòu)U物例如由沖孔而產(chǎn)生的廢物。請(qǐng)注意，圖17中的組合而成的疊片結(jié)構(gòu)13具有兩個(gè)不位于對(duì)稱(chēng)軸線上的切口。如果這些切口位于對(duì)稱(chēng)軸線上，那么僅能獲得兩種可供選擇的布置。這表明切口 9附近的磁通密度會(huì)增加一倍，因而這并不令人滿(mǎn)意。如圖18所示的120〈°疊片12構(gòu)成的結(jié)構(gòu)具有三個(gè)磁極5和三個(gè)切口 9，對(duì)于這種結(jié)構(gòu)也會(huì)出現(xiàn)上述類(lèi)似狀況。在此情況下，如果三個(gè)切口 9不位于對(duì)稱(chēng)軸線上，那么僅可能獲得兩種可能的布置，如圖19所示。在此情況下不能使用對(duì)稱(chēng)的120〈°疊片12，因?yàn)檫@樣的話(huà)所有切口將都位于對(duì)稱(chēng)軸線上。前述討論集中于具有三個(gè)和四個(gè)磁極的一些可供選擇的結(jié)構(gòu)。但是，在不失一般性的情況下，相同的設(shè)計(jì)觀點(diǎn)可應(yīng)用到磁極5數(shù)量更多或甚至無(wú)任何磁極5的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中。圖20給出了無(wú)磁極5的疊片10的例子。這種結(jié)構(gòu)例如可用來(lái)將致動(dòng)器目標(biāo)疊層I組裝在旋轉(zhuǎn)部件上。360<°疊片10上包括一個(gè)單獨(dú)的切口 9會(huì)大大降低其機(jī)械強(qiáng)度。但是，根據(jù)本發(fā)明的基本原理來(lái)疊置疊片時(shí)，與不具有切口 9的情況相比，所形成的疊層的強(qiáng)度和機(jī)械完整性幾乎沒(méi)有被降低。如果采用180〈°疊片11或120〈°疊片12或其他組合而成的疊片結(jié)構(gòu)13，會(huì)很難達(dá)到類(lèi)似的機(jī)械屬性，但并不是不可能達(dá)到。在前述所有例子中，切口 9被徑向地形成，如果有磁極5，所述切口會(huì)穿過(guò)疊層的最薄部分。本發(fā)明的主旨思想并不局限于這些具體情況。例如，切口可以穿過(guò)磁極5。同樣地，通過(guò)非徑向的筆直切口 9或甚至不筆直的切口 9來(lái)實(shí)現(xiàn)物理中斷。采用非徑向切口的原因是可進(jìn)一步減小切口附近的磁通密度增加。采用非筆直切口的原因是疊層在運(yùn)行中旋轉(zhuǎn)時(shí)或通過(guò)180〈°疊片11或120〈°疊片12組裝成疊層時(shí)，可增強(qiáng)疊層的結(jié)構(gòu)特性。在這類(lèi)情況下，可以考慮例如使切口 9的形狀類(lèi)似鳩尾形結(jié)合件，優(yōu)選地，絕緣墊片材料14置于切口中，以避免產(chǎn)生任何可能的電接觸。圖21闡明了該設(shè)計(jì)理念。在前述內(nèi)容所包含的所有可能的實(shí)施例中，相鄰疊片層上的切口 9不重合?？缮陨苑艑掃@種條件限制。也可將致動(dòng)目標(biāo)疊層I或定子疊層2組裝成一系列樞轉(zhuǎn)和/或翻轉(zhuǎn)的子疊層，每一子疊層本身是由至少兩個(gè)相鄰疊片層構(gòu)成的疊層，具有如下性質(zhì)相鄰疊片層上的一些切口 9或所有切口重疊。此情況下，通過(guò)將全部切口 9均勻分布在整個(gè)疊層的圓周上可保持磁對(duì)稱(chēng)。在這樣所形成的結(jié)構(gòu)中，磁場(chǎng)能在切口附近經(jīng)過(guò)相鄰的子疊層找到一條低磁阻路徑。但是，在這種結(jié)構(gòu)中，由于磁場(chǎng)線必須穿過(guò)更多涂層，因而布置結(jié)構(gòu)就不太令人滿(mǎn)意。另一方面，本發(fā)明的設(shè)計(jì)理念可形成可行的設(shè)計(jì)方案來(lái)解決結(jié)構(gòu)問(wèn)題。本發(fā)明并不局限于上述或附圖所示的疊片芯的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，但是，在不脫離本 發(fā)明范圍的情況下，能以各種形狀和尺寸來(lái)制造這種疊片芯。
權(quán)利要求
1.永磁鐵偏置或電流偏置的組合式徑向-軸向磁推軸承的定子或轉(zhuǎn)子的疊片芯(1-2)，其特征在于所述疊片芯(1-2)包括各個(gè)平坦的軟磁疊片(10-11-12)構(gòu)成的穩(wěn)固疊層，所述各個(gè)疊片(10-11-12)具有同倫等價(jià)為球體的拓?fù)湫再|(zhì)，以在疊片平面上形成至少一個(gè)物理中斷部(9)來(lái)中斷循環(huán)電流，其中，所述穩(wěn)固疊層具有同倫等價(jià)為圓環(huán)的拓?fù)湫再|(zhì)以形成磁對(duì)稱(chēng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的疊片芯(1-2)，其特征在于所述各個(gè)疊片(10-11-12)均不相 互電接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的疊片芯(1-2)，其特征在于相鄰疊片(10-11-12)上的所述至少一個(gè)物理中斷部(9)相對(duì)于彼此樞轉(zhuǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的疊片芯(1-2)，其特征在于所述穩(wěn)固疊層包括多個(gè)子疊層，所述子疊層的特征在于所有相鄰疊片上的所述至少一個(gè)物理中斷部(9)重疊。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的疊片芯(1-2)，其特征在于所述子疊層的所述至少一個(gè)物理中斷部(9)相對(duì)于彼此樞轉(zhuǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的疊片芯(1-2)，其特征在于所述至少一個(gè)物理中斷部(9)中填充有電絕緣材料(14)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的疊片芯(1-2)，其特征在于所述至少一個(gè)物理中斷部(9)是筆直和徑向布置的。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的疊片芯(1-2)，其特征在于所述至少一個(gè)物理中斷部(9)是筆直、但不是徑向布置的。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的疊片芯(1-2)，其特征在于所述至少一個(gè)物理中斷部(9)的形狀類(lèi)似鳩尾形結(jié)合件。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的疊片芯(1-2)，其特征在于所述穩(wěn)固疊層的截面顯示無(wú)磁極(5 )。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的疊片芯(1-2)，其特征在于所述穩(wěn)固疊層的截面顯示具有一個(gè)以上的疊片(11-12)。
12.一種制造疊片芯的方法，該疊片芯用于組合式徑向-軸向磁推軸承的定子或轉(zhuǎn)子，其特征在于該方法包括以下步驟 一提供一組平坦的軟磁疊片(10-11-12)，所述疊片的拓?fù)湫螤钔瑐惖葍r(jià)為球體形狀； 一設(shè)置第一軟磁層，以獲得至少一個(gè)物理中斷部(9)而用于中斷感應(yīng)的循環(huán)電流； 一相對(duì)于在前的軟磁層來(lái)樞轉(zhuǎn)和/或轉(zhuǎn)動(dòng)隨后的所有軟磁層； 一固定所形成的該組軟磁層。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于在所述至少一個(gè)物理中斷部(9)內(nèi)部布置電絕緣材料(14)。
14.一種制造疊片芯的方法，該疊片芯用于組合式徑向-軸向磁推軸承的定子或轉(zhuǎn)子，其特征在于該方法包括以下步驟 一提供一組平坦的軟磁疊片(10-11-12)，所述疊片的拓?fù)湫螤钔瑐惖葍r(jià)為球體形狀； 一組裝第一子疊層；采用如下方式來(lái)組裝所述第一子疊層通過(guò)設(shè)置第一組軟磁層以使得每一疊片層上產(chǎn)生用于中斷感應(yīng)循環(huán)電流的至少一個(gè)物理中斷部(9)并使得所有相鄰疊片層上的至少一個(gè)物理中斷部重疊；一組裝隨后的子疊層；采用如下方式來(lái)組裝隨后的子疊層以與采用第一組軟磁層來(lái)組裝第一子疊層相同的方式布置隨后的多個(gè)軟磁層，但是隨后的帶有多個(gè)軟磁層的所有子疊層相對(duì)于先前的帶有多個(gè)軟磁層的子疊層進(jìn)行樞轉(zhuǎn)和/或轉(zhuǎn)動(dòng)； 一固定所形成的該組軟磁層。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于在所述至少一個(gè)物理中斷部(9)的內(nèi)部布置電絕緣材料(14)。
全文摘要
組合式徑向-軸向磁推軸承的芯由涂覆有涂層的疊片疊置而成，每一疊片具有至少一個(gè)徑向切口(9)。改變經(jīng)過(guò)疊層中心孔的軸向控制磁通量會(huì)感應(yīng)循環(huán)電流，而這些切口(9)會(huì)阻礙感應(yīng)循環(huán)電流。相對(duì)于前一個(gè)疊片來(lái)旋轉(zhuǎn)每一疊片可保持磁對(duì)稱(chēng)。
文檔編號(hào)H01F27/245GK102792556SQ201080056305
公開(kāi)日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2010年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月6日
發(fā)明者B·E·G·德默勒納爾, C·T·菲利皮, H·范德·桑德, U·帕納 申請(qǐng)人:阿特拉斯·科普柯空氣動(dòng)力股份有限公司