[发明专利]一种转子结构及电磁轴承和电磁加载装置

说明书

本发明属于电磁轴承及电磁加载技术领域，具体涉及一种转子结构及电磁轴承和电磁加载装置，转子结构的本体上通过磁场的部分开设有多条切槽，切槽沿着转子结构的轴向均布，每条切槽沿转子结构的周向开设。电磁轴承中，电磁轴承的轴颈采用上述转子结构。电磁加载装置中，电磁加载装置的加载测试棒采用上述转子结构。本发明的转子外形尺寸精度高、整体强度高，能够在满足高转速下保持较高的承载能力的要求。

技术领域

本发明属于电磁轴承及电磁加载技术领域，具体涉及一种转子结构及电磁轴承和电磁加载装置，本发明的转子结构是一种适用于高速的低涡流损耗电磁轴承和电磁加载转子结构。

背景技术

电磁轴承是一种磁悬浮支撑的无接触式轴承，依靠可控制的带有电磁线圈的电磁定子铁芯产生的电磁力将转子悬浮。它具有应用极限转速高，无需润滑，摩擦阻力小，可靠性高，支撑刚度可调可控等优点。电磁加载技术是一种非接触加载技术，基于电磁轴承理论发展而来，利用电磁力实现回转体的旋转状态下的非接触加载。无论是电磁轴承还是电磁加载，转子在磁场中运动或处在变化的磁场中，均会产生感应电动势，形成涡流并生成附加磁场，附加磁场与主磁场的相互作用时使得电磁力下降。当转速越高时，感应电流越大，产生的损耗也就越强烈。这些涡流损耗会引起磁轴承发热，影响转子的悬浮和运转。因此降低涡流损耗无论是对于提高电磁轴承的性能还是提升电磁加载装置的电磁加载能力均有重要意义。

电磁轴承属于一种机电一体化的精密的器件，它悬浮控制的间隙小，转子铁芯承受的支撑力变化大，安装配合要求精度高，因此电磁轴承对转子的外形尺寸有较高的精度要求。此外，为减小涡流损耗，电磁轴承的转子铁芯还要有较高的电磁性能要求，它要求铁芯的顽磁性小，电磁涡流损失小，磁通性能要好。对于电磁轴承的转子，其位移量的测量精度和测量值的稳定性也是影响电磁轴承的性能的关键因素之一。对于电磁加载领域，情况是类似的。

现有的电磁轴承和电磁加载转子结构，为减小铁损尤其是涡流损耗，将转子上通过磁场的部分制作成环形叠片结构。如专利号CN106351952A即公开了一种组合式电磁轴承转子铁芯结构，应用此种方法降低涡流。专利号ZL 2014 1 0404435.2中公开了一种用于电主轴动静刚度非接触电磁加载测试的模拟刀具结构，也应用类似的方法降低涡流损耗，解决电磁加载技术中随转速增高或者激励力频率提高，电磁作用力迅速降低而导致无法有效加载的问题。

叠片常用硅钢片制造，硅钢片材料磁通性能更好，用叠钢片来截断环形涡流，使涡流被限制在有限范围内，磁通穿过叠钢片薄片的狭窄截面时，回路中的净电动势较小，回路的电阻很大，涡流大为减弱，从而大幅度降低涡流损耗。硅钢片的电磁性能较好，但材料的尺寸稳定性较差，特别是轴向尺寸，靠多片材料叠置而成，尺寸非常不稳定，且叠片定型后不易进行机械再加工，加工性能差导致制造过程中尺寸精度上难以保证，所以在电磁轴承的设计中不得不留有更大的尺寸公差，这就在一定程度上牺牲了电磁轴承的综合性能，使得电磁轴承难以做到在有限的体积下达到较高性能。此外，由于硅钢片屈服强度只有300～400MPa，因此高转速下不得不使用实心材料取代叠片，虽然在加工上容易做到较高的尺寸精度，但其材料的电磁性能不是很好，一旦使用实心材料，高转速下转子的涡流损耗将大增，涡流损耗导致电磁力会随着转子转速的提高而迅速下降，长时间加载还会导致比较严重的热效应，引起的发热还会带来转子变形，位移测试精度降低等问题。

发明内容

针对上述缺陷或不足，本发明的目的是提供一种转子结构及电磁轴承和电磁加载装置，本发明的转子结构强度高、应力小、整体强度高，能够在满足高转速下保持较高的承载能力的要求。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案：

一种转子结构，包括转子结构本体，转子结构本体上通过磁场的部分开设有多条切槽，切槽沿着转子结构本体的轴向均布，每条切槽沿转子结构本体的周向开设。

每条切槽沿转子结构本体周向开设一周。

转子结构本体在每条切槽处对应的截面形状为圆形或正多边形。