CN101025198A - 一种永磁偏磁轴向混合磁轴承 - Google Patents

一种永磁偏磁轴向混合磁轴承 Download PDF

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Abstract

一种永磁偏磁轴向混合磁轴承，涉及机电工程技术领域，由轴向控制线圈、转子、转轴、定子、永磁体、轴向定子盘、轴向定子圆筒组成，两个轴向控制线圈串联，分别置于两个轴向定子盘之间，紧挨轴向定子圆筒置于内侧；转子套在转轴上；径向定子与永磁体置于轴向定子圆筒内侧，与转子之间形成径向气隙；两个轴向定子盘与转子之间形成两个轴向气隙；两个轴向定子盘、轴向定子圆筒、两个轴向气隙和转子构成完整的控制磁通回路；永磁体镶嵌在轴向定子圆筒和径向定子之间，与径向气隙(2)和转子(4)，分别经过两个轴向气隙，形成永磁偏磁磁路的路径。本发明不需要在转轴上安装一个大的轴向吸力盘，大大减少转子的转动惯量，结构简单，易于安装。

Description

一种永磁偏磁轴向混合磁轴承
技术领域
本发明涉及机电工程技术领域，特指一种永磁偏磁轴向混合磁轴承，适用于5自由度磁轴承系统、无轴承电机轴向定位和高速飞轮储能系统等机械设备中旋转部件的轴向无接触悬浮支承。
背景技术
自从二十世纪七十年代磁轴承技术迅速发展以来，研究径向混合磁轴承的技术已比较成熟，而单一轴向混合磁轴承的技术还不多见，特别是机械结构及磁路结构设计等方面设计还不太合理，普遍存在轴向混合磁轴承的体积大、重量大和功耗大的缺点。
为了从结构上来减小磁轴承轴向和径向尺寸，减少线圈的安匝数，真正减小磁轴承的体积、降低功率损耗，从而降低磁轴承的生产成本，提高磁轴承的工作性能，扩大磁轴承的应用领域，需采用新的机械结构和磁路结构，因此研制了这种永磁偏磁轴向混合磁轴承。
国内现有的相关专利申请情况检索有：专利申请号CN200510011272.2，名称为：一种低功耗永磁偏置轴向磁轴承，此发明专利针对轴向混合磁轴承提出了一种机械结构和磁路结构，与本专利在永磁和励磁混合的基本原理方法是一样，但具体的机械结构和磁路结构完全不同，其转子为一个整体吸力盘，永磁体为两个轴向充磁的圆环。本发明将传统轴向转子吸力盘分为转子和径向定子，两者之间存在径向气隙，这样转子质量小，另外本发明仅仅用一个径向充磁的园环形永磁体，为此，轴向混合磁轴承结构简单。
发明内容
本发明目的是：突破现有轴向混合磁轴承机械结构和磁路结构传统设计方法，传统轴向转子(吸力盘)通常是一个套装在转轴上的大圆盘。本发明提出一种新的机械结构和磁路结构，轴向转子(吸力盘)是一个套装在转轴上的由硅钢片叠压的小圆盘，配一个径向定子来构成永磁偏磁磁场回路，径向充磁的圆环形永磁体提供静态偏磁磁场，使得永磁偏磁轴向混合磁轴承结构紧凑、功耗低、体积小、重量轻、加工制造方便。
本发明的技术解决方案是：永磁偏磁轴向混合磁轴承，由轴向控制线圈、转子、转轴、径向环形定子、圆环形永磁体、轴向定子盘、轴向定子圆筒组成，两个轴向控制线圈串联，分别置于两个轴向定子盘之间，紧挨轴向定子圆置于内侧，用以产生控制磁通；转子由圆形硅钢片叠压而成，套在转轴上；径向定子采用硅钢片叠压而成，与圆环形永磁体置于轴向定子圆筒内侧，与转子之间形成径向气隙；两个轴向定子盘与转子之间形成两个轴向气隙；两个轴向定子盘、轴向定子圆筒、两个轴向气隙和转子构成完整的控制磁通回路；径向充磁圆环形永磁体采用稀土材料钕铁硼制成，镶嵌在轴向定子圆筒和径向定子之间，用以提供静态偏磁磁通，与径向气隙和转子，分别经过两个轴向气隙，一起形成永磁偏磁磁路的路径。
上述方案实现磁轴承轴向悬浮原理是：园环形永磁体给磁轴承提供静态偏磁磁通，提供磁轴承静态悬浮所需的轴向力，轴向控制线圈所产生的磁通起调节作用，调整控制磁通的大小和方向，进而调整两个轴向气隙中永磁偏磁磁通与控制磁通的合成磁通的大小，进而来调整转子轴向受力的大小和方向，确保转子处于平衡的轴向平衡位置。
本发明与现有技术相比的优点在于：本发明提出一种新的机械结构和磁路结构，轴向转子(吸力盘)是一个套装在转轴上的由硅钢片叠压的小圆盘构成，配一个径向定子来构成偏磁磁场回路，径向充磁的圆环形永磁体提供静态偏磁磁场，与传统的轴向磁轴承相比，不需要在转轴上安装一个大的轴向吸力盘，大大减少转子的转动惯量。本发明采用圆环形永磁体产生的磁场来提供偏磁磁场，取代传统主动磁轴承中电磁铁产生的静态偏磁磁场，减少电磁铁安匝数，缩小磁轴承体积，降低功率放大器功耗，提高磁轴承承载能力等。本发明所述的永磁偏磁轴向混合磁轴承，其控制磁通不经过永磁体，减小了控制磁路的磁阻，降低了线圈铜耗和功率放大器放损耗。本发明所采用的机械部件，与传统的磁轴承相比，结构简单，易于安装。
附图说明
图1为本发明的永磁偏磁轴向混合磁轴承轴向截面图，由轴向控制线圈(1)、径向气隙(2)、轴向气隙(3)、转子(4)、转轴(5)、径向定子(6)、圆环形永磁体(7)、轴向定子盘(8)、轴向定子圆筒(9)组成。图中带箭头的虚线回路(10)是控制磁通回路，带箭头的实线回路(11)是偏磁磁通回路。
图1中带箭头的实线回路(11)表示圆环形永磁体产生的静态偏磁磁场，它从圆环形永磁体(7)的N极出发，分成两路，分别经过轴向定子圆筒(9)、轴向定子盘(8)、轴向气隙(3)、转子(4)、径向气隙(2)、径向定子(6)，最后回到圆环形永磁体(7)的S极；带箭头(控制磁通箭头方向由控制电流方向按右手定则确定)的虚线表示的是控制磁通，轴向控制磁通在两个轴向定子盘(8)、轴向定子圆筒(9)、两个轴向气隙(3)、转子(4)中构成磁回路。
图2为图1中A-A剖面的左视图。
图3为图中B-B剖面的右视图。
具体实施方式
如图1、2所示，为本发明的永磁偏磁轴向混合磁轴承，即为本发明的基本结构，它由轴向控制线圈(1)、转子(4)、转轴(5)、径向定子(6)、圆环形永磁体(7)、轴向定子盘(8)、轴向定子圆筒(9)组成。两个轴向控制线圈(1)串联后分别置于两个轴向定子圆盘(8)之间，紧挨轴向定子圆筒(9)置于内侧，用以产生控制磁通；转子(4)由圆形硅钢片叠压而成，套在转轴(5)上；径向定子(6)采用硅钢片叠压而成，与圆环形永磁体(7)置于轴向定子圆筒(9)内侧，与转子(4)之间形成径向气隙(2)；两个轴向定子盘(8)与转子(4)之间形成两个轴向气隙(3)；两个轴向定子盘(8)、轴向定子圆筒(9)、两个轴向气隙(3)和转子(4)构成完整的控制磁通回路，如图1中带箭头的虚线回路(10)；圆环形永磁体(7)采用稀土材料钕铁硼制成，镶嵌在轴向定子圆筒(9)和径向定子(6)之间，用以提供静态偏磁磁通，其磁通路径如图1中带箭头的实线回路(11)。
如图1、2所示，静态偏磁磁通从圆环形永磁体(7)N极出发，均分两路(一路顺时针，一路逆时针)经过轴向定子圆筒、左右两侧的轴向定子盘(8)、轴向气隙(3)、转子(4)，再经过径向气隙(2)进入径向定子(6)，回到圆环形永磁体(7)S极，形成四个完整永磁磁通回路，如图1中带箭头的实线所示(11)。轴向控制磁通如图1中带箭头的虚线所示(10)，轴向控制线圈(1)通以直流电后，在两个轴向定子盘(8)、轴向定子圆筒(9)、两个轴向气隙(3)与转子(4)间构成回路，形成轴向控制磁通回路(10)，改变控制电流大小与方向，则控制磁通大小和方向相应的发生变化，使得两个轴向气隙(3)中的合成磁场发生变化，磁轴承转子所受的轴向悬浮力发生变化，确保转子始终处于轴向平衡的中间位置。
通过以上机械结构和磁路结构设计，便可以实现本发明。

Claims (1)

1、永磁偏磁轴向混合磁轴承，其特征在于：由轴向控制线圈(1)、转子(4)、转轴(5)、径向环形定子(6)、圆环形永磁体(7)、轴向定子盘(8)、轴向定子圆筒(9)组成，两个轴向控制线圈(1)串联，分别置于两个轴向定子盘(8)之间，紧挨轴向定子圆筒(9)置于内侧；转子(4)由圆形硅钢片叠压而成，套在转轴(5)上；径向环形定子(6)采用硅钢片叠压而成，与径向充磁的圆环形永磁体(7)置于轴向定子圆筒(9)内侧，与转子(4)之间形成径向气隙(2)；两个轴向定子盘(8)与转子(4)之间形成两个轴向气隙(3)；两个轴向定子盘(8)、轴向定子圆筒(9)、两个轴向气隙(3)和转子(4)构成完整的控制磁通回路；圆环形永磁体(7)镶嵌在轴向定子圆筒(9)和径向环形定子(6)之间，与径向气隙(2)和转子(4)，分别经过两个轴向气隙，一起形成永磁偏磁磁路的路径。
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Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101220832B (zh) * 2007-11-28 2010-06-09 江苏大学 径向四极二相交流驱动的径向-轴向混合磁轴承
CN101608670B (zh) * 2009-07-24 2011-01-12 中国人民解放军国防科学技术大学 一种垂直线圈径向均匀磁极低损耗外转子混合磁轴承
CN101608669B (zh) * 2009-07-24 2011-04-06 中国人民解放军国防科学技术大学 一种水平线圈径向均匀磁极低损耗外转子混合磁轴承
CN102297202A (zh) * 2011-08-15 2011-12-28 江苏大学 一种单轴控制式五自由度微型磁轴承
CN102788085A (zh) * 2012-07-18 2012-11-21 江苏大学 一种恒流源偏置外转子轴向磁轴承
CN103427755A (zh) * 2013-08-05 2013-12-04 江苏大学 一种无轴承永磁薄片电机转子径向位移控制器的构造方法
CN103925293A (zh) * 2014-04-02 2014-07-16 江苏大学 一种薄片转子径向混合磁轴承
CN103925291A (zh) * 2014-03-25 2014-07-16 中国人民解放军海军工程大学 一种永磁偏置混合轴向磁轴承
CN103939465A (zh) * 2014-04-10 2014-07-23 江苏大学 一种单自由度磁轴承
CN105299046A (zh) * 2015-11-20 2016-02-03 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 轴向磁悬浮轴承用定心装置、轴向磁悬浮轴承及装配方法
CN108087425A (zh) * 2018-01-20 2018-05-29 营口万意达智能装备科技有限公司 一种伺服电机磁悬浮推力轴承
CN109139693A (zh) * 2018-10-23 2019-01-04 珠海格力电器股份有限公司 混合式磁悬浮止推轴承
CN110735859A (zh) * 2019-09-17 2020-01-31 南京航空航天大学 一种并列式永磁偏置轴向-径向磁悬浮轴承
CN110748562A (zh) * 2019-09-17 2020-02-04 南京航空航天大学 一种包围式永磁偏置轴向-径向磁悬浮轴承

Cited By (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101220832B (zh) * 2007-11-28 2010-06-09 江苏大学 径向四极二相交流驱动的径向-轴向混合磁轴承
CN101608670B (zh) * 2009-07-24 2011-01-12 中国人民解放军国防科学技术大学 一种垂直线圈径向均匀磁极低损耗外转子混合磁轴承
CN101608669B (zh) * 2009-07-24 2011-04-06 中国人民解放军国防科学技术大学 一种水平线圈径向均匀磁极低损耗外转子混合磁轴承
CN102297202A (zh) * 2011-08-15 2011-12-28 江苏大学 一种单轴控制式五自由度微型磁轴承
CN102788085B (zh) * 2012-07-18 2015-02-04 江苏大学 一种恒流源偏置外转子轴向磁轴承
CN102788085A (zh) * 2012-07-18 2012-11-21 江苏大学 一种恒流源偏置外转子轴向磁轴承
CN103427755A (zh) * 2013-08-05 2013-12-04 江苏大学 一种无轴承永磁薄片电机转子径向位移控制器的构造方法
CN103427755B (zh) * 2013-08-05 2016-08-10 江苏大学 一种无轴承永磁薄片电机转子径向位移控制器的构造方法
CN103925291A (zh) * 2014-03-25 2014-07-16 中国人民解放军海军工程大学 一种永磁偏置混合轴向磁轴承
CN103925291B (zh) * 2014-03-25 2016-03-30 中国人民解放军海军工程大学 一种永磁偏置混合轴向磁轴承
CN103925293A (zh) * 2014-04-02 2014-07-16 江苏大学 一种薄片转子径向混合磁轴承
CN103925293B (zh) * 2014-04-02 2016-05-25 江苏大学 一种薄片转子径向混合磁轴承
CN103939465A (zh) * 2014-04-10 2014-07-23 江苏大学 一种单自由度磁轴承
CN105299046A (zh) * 2015-11-20 2016-02-03 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 轴向磁悬浮轴承用定心装置、轴向磁悬浮轴承及装配方法
CN108087425A (zh) * 2018-01-20 2018-05-29 营口万意达智能装备科技有限公司 一种伺服电机磁悬浮推力轴承
CN109139693A (zh) * 2018-10-23 2019-01-04 珠海格力电器股份有限公司 混合式磁悬浮止推轴承
WO2020082615A1 (zh) * 2018-10-23 2020-04-30 珠海格力电器股份有限公司 混合式磁悬浮止推轴承
CN109139693B (zh) * 2018-10-23 2022-11-18 珠海格力电器股份有限公司 混合式磁悬浮止推轴承
CN110735859A (zh) * 2019-09-17 2020-01-31 南京航空航天大学 一种并列式永磁偏置轴向-径向磁悬浮轴承
CN110748562A (zh) * 2019-09-17 2020-02-04 南京航空航天大学 一种包围式永磁偏置轴向-径向磁悬浮轴承

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