CN107420423A - 用于磁轴承的补偿绕组 - Google Patents

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CN107420423A CN201710363340.4A CN201710363340A CN107420423A CN 107420423 A CN107420423 A CN 107420423A CN 201710363340 A CN201710363340 A CN 201710363340A CN 107420423 A CN107420423 A CN 107420423A
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P.J.马基-安托
L.J.萨尔米亚
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Abstract

本发明涉及用于磁轴承的补偿绕组。包括（一个或多个）主绕组和一个或多个补偿绕组的轴向磁轴承，一个或多个补偿绕组提供补偿，使得第一和/或第二主绕组和补偿绕组的操作导致约为零安匝的净磁动势。电流可选择性地流动穿过一对相对的轴向磁轴承的主绕组中的一者或两者，而同时电流以一方式流动穿过补偿绕组，使得对由（一个或多个）主绕组产生的磁动势进行补偿。至少在至少一对补偿绕组的匝数大体上等于每个主绕组的匝数的情况下，由流动穿过一个轴向磁轴承的主绕组并且流动穿过两个轴向磁轴承的补偿绕组的电流产生的净磁动势可大体上为零。

Description

用于磁轴承的补偿绕组
技术领域
本申请的实施例一般地涉及推力或轴向主动式磁轴承（active magneticbearing）或致动器。更特别地但非排他地，本申请的实施例涉及用于轴向磁轴承的补偿绕组，其适合于至少试图使磁通量的单极漏泄（homopolar leakage）最小化。
背景技术
磁轴承系统可以利用磁性来至少使可旋转装置或设备悬浮和/或对其进行支撑，所述可旋转装置或设备诸如电马达或发电机的转子、轴和/或盘状物，以及其它装置。另外地，某些磁轴承系统可包括主动式推力或轴向磁轴承或致动器，其为可旋转装置或部件提供轴向支撑。通常，向一个方向拉悬浮的设备的主动式轴向磁轴承利用电流沿一个且仅一个方向穿过轴向磁轴承的电磁线圈或绕组的流动来产生磁场，该磁场根据安培环路定律（Ampère's circuital law）环绕该电流。关联产生的推力常常与相对静止的轴向磁轴承与悬浮的可旋转装置之间的空气间隙中的轴向感应磁场相关联。常常被称为磁阻力的此类推力常常大体上与空气间隙截面面积以及与空气间隙磁通量密度的二次幂成正比。
当电流正仅沿一个方向流动穿过电磁线圈或绕组时，关联的磁通量也会大体上沿着主磁通量路径在仅一个方向上流动，仅在一个方向上流动的关联的磁通量可被称为单极磁通量（homopolar magnetic flux）。例如，图1示出了定位在可旋转装置102的一部分（诸如推力盘）的相对侧上的第一和第二轴向磁轴承100a、100b。图1还示出了大体上理想的情形，在该情形中，由第一轴向磁轴承100a的操作产生的所有磁通量104（以实线表示）沿着主磁通量路径106流动，外部推力被示出为朝向向右方向，而轴承推力朝向向左方向。如所示，在此类情况中，主磁通量路径106可从第一轴向磁轴承100a的定子铁磁芯108延伸到第一轴向磁轴承100a与可旋转装置102之间的空气间隙112的第一部分110a，并且然后延伸到可旋转装置102的一部分（诸如推力盘）。主磁通量路径106然后可经由空气间隙112的第二部分110b延伸回到第一轴向磁轴承100a的定子铁磁芯108。
然而，即便不是不可能的，但将所有磁通量仅保持在主磁通量路径上通常实际上是有挑战性的。此外，通常，磁通量中的至少一些在主磁通量路径外侧流动，其可以被称为漏泄通量（leakage flux）。存在的漏泄通量的程度可至少部分地取决于主磁通量路径的磁饱和水平以及在轴向磁轴承或致动器附近的周围部分和材料。此外，虽然此类漏泄通量从力产生的立场出发一般地是无用的，但漏泄通量可消耗产生磁场的总磁动势（magneto-motive force）的至少一部分。因此，漏泄通量可降低轴向磁轴承的负载能力，而同时还增加轴向磁轴承的总电感（inductance），这可降低轴向磁轴承的动态能力（dynamicalcapacity）。
单极漏泄通量（homopolar leakage flux）还可对设备或系统的其它电磁部件或装置造成电磁干扰。此外，轴向磁轴承通常定位成相对靠近地接近于设备或系统的其它部件或装置，诸如相对靠近地接近于其它致动器和/或传感器。因此，如例如在图2中所示出的，由第一轴向磁轴承100a的操作产生的单极漏泄通量路径114常常延伸到系统或装置的其它部件或装置。此类漏泄通量因此可对其它相对在附近的电磁装置造成电磁干扰（EMI），这可负面地影响那些受影响的部分（诸如传感器116以及其它磁轴承或致动器118）的操作。另外地，至少对于高速电马达，如果壳体部分（诸如马达、发电机和/或轴承壳体）由铁磁材料构造而成，则可载有此类漏泄通量的面积可以是相对宽的。因此，漏泄通量的预期发生可导致在材料方面的限制，其一般地适用于对各种壳体部分的挑选，所述各种壳体部分将会大体上围绕或以其它方式相对靠近地接近于轴向磁轴承。此外，单极漏泄通量可将并不意图被磁化的系统的部分磁化，诸如将轴端部磁化，其可促使灰尘和相对小的含铁颗粒积聚在被磁化部分上或积聚在其周围，以及其它问题。
发明内容
本申请的实施例的一方面是一种设备，所述设备包括轴向轴承芯（axial bearingcore），轴向轴承芯的至少一部分包括铁磁材料。所述设备还包括主绕组，主绕组联接到轴向轴承芯，主绕组具有多个第一绕组，多个第一绕组被布置成具有第一匝数。另外地，多个绕组还被布置成以便电流沿第一方向流动穿过主绕组。所述设备还具有补偿绕组，补偿绕组联接到轴向轴承芯。补偿绕组可具有多个第二绕组，多个第二绕组被布置成具有第二匝数，第二匝数约为第一匝数的一半匝数。此外，补偿绕组被布置成以便电流沿第二方向流动穿过补偿绕组，第二方向与第一方向相反。
本申请的实施例的另一方面是一种设备，所述设备包括第一轴向磁轴承，第一轴向磁轴承具有第一定子芯、第一主绕组以及至少一个第一补偿绕组，至少一个第一补偿绕组具有至少等于第一主绕组匝数的匝数。所述设备还包括第二轴向磁轴承，第二轴向磁轴承具有第二定子芯、第二主绕组以及至少一个第二补偿绕组，至少一个第二补偿绕组具有至少等于第二主绕组匝数的匝数。所述设备还包括主定子，主定子提供用于由至少第一和第二主绕组产生的磁通量的流动的通量返回路径。另外地，所述设备可以不包括推力板。
本申请的实施例的又一方面是一种方法，所述方法包括将第一电流输送到第一轴向磁轴承的第一主绕组。所输送的第一电流可沿第一方向流动穿过主绕组。第二电流可被输送到第一轴向磁轴承的一个或多个第一补偿绕组。此外，所输送的第二电流可沿第二方向流动穿过一个或多个第一补偿绕组，第二方向与第一方向相反。另外地，第三电流可被输送到第二轴向磁轴承的一个或多个第二补偿绕组。此外，所输送的第三电流可沿第二方向流动穿过一个或多个第二补偿绕组。所述方法还可包括将第四电流输送到第二轴向磁轴承的第二主绕组。第四电流可沿第二方向流动。此外，第一和第二轴向磁轴承可定位在可旋转装置的相对侧上，第一和第四电流中的至少一个包括偏置电流。所述方法还可包括通过一个或多个第一和第二补偿绕组的操作来补偿由第一和第二主绕组产生的磁动势，以产生约为零安匝的净磁动势。
附图说明
本文中的描述对附图作出参考，在附图中，相同的附图标记遍及多个视图指的是相同的部分。
图1示出了由第一轴向磁轴承的操作产生的所有磁通量沿着主通量路径流动的大体上理想的情况。
图2示出了由图1的第一轴向磁轴承的操作产生的单极漏泄通量路径的示例，该单极漏泄通量路径延伸远离主通量路径并延伸到系统或设备的其它部件或装置。
图3示出了包括第一和第二轴向磁轴承的磁轴承系统的至少一部分的部分截面图，第一和第二轴向磁轴承绕着可旋转装置定位并且第一和第二轴向磁轴包括集成的补偿绕组。
图4示出了包括第一和第二轴向磁轴承的磁轴承系统的至少一部分的部分截面图，第一和第二轴向磁轴承绕着可旋转装置定位并且第一和第二轴向磁轴承包括未集成到第一和第二轴向磁轴承中的补偿绕组。
图5示出了包括第一和第二轴向磁轴承的磁轴承系统的至少一部分的部分截面图，第一和第二轴向磁轴承绕着可旋转装置定位并且第一和第二轴向磁轴承均包括集成和未集成补偿绕组。
图6示出了当至少与图2相比时由轴向磁轴承的操作产生的单极漏泄通量路径的减少的示例，轴向磁轴承各自包括一个或多个补偿绕组。
图7示出了具有第一和第二对补偿绕组的轴承系统，第一和第二对补偿绕组中的每个在关联主轴向轴承芯的外部，并且其中，在不存在推力盘的情况下，主转子也是主通量返回路径。
图8示出了具有第一和第二补偿绕组的轴承系统，第一和第二补偿绕组各自被集成在关联主轴向轴承芯中，并且其中，在不存在推力盘的情况下，主转子也是主通量返回路径。
当结合附图来阅读时，将会更好地理解本发明的某些实施例的前述概要以及下面的详细描述。出于举例说明本发明的目的，在附图中示出了某些实施例。然而，应理解的是，本发明不局限于附图中所示出的布置和手段。
具体实施方式
在前述的描述中为了方便起见使用了某些术语， 而所述某些术语不意图是限制性的。诸如“上”、“下”、“顶部”、“底部”、“第一”和“第二”的单词在作出参考的附图中指定方向。该术语包括上面具体提及的单词、其派生词以及相似意思的单词。另外地，单词“一”和“一个”被限定为包括所涉及的项目中的一个或多个，除非特别地提及。后面是所列举出的两个或更多个项目（诸如“A、B或C”）的短语“……中的至少一个”意指A、B或C中的任何单独一个以及其任何组合。
图3示出了磁轴承系统200的至少一部分的部分截面图，磁轴承系统200包括第一和第二轴向磁轴承202a、202b，第一和第二轴向磁轴承202a、202b绕着可旋转装置204的一部分（例如绕着电马达或发电机的轴或转子的一部分）以及其它装置定位。可旋转装置204可被构造成绕着可旋转装置204的中心旋转轴线206发生旋转位移。根据所示出的示例，可旋转装置204包括或被联接到盘或板208，盘或板208延伸到第一和第二轴向磁轴承202a、202b之间的空间210中。此外，根据所示出的实施例，盘或板208大体上从可旋转装置204径向向外延伸，使得盘或板208的相对第一和第二侧面212a、212b大体上垂直于可旋转装置204的中心旋转轴线206。此外，根据某些实施例，盘或板208是推力板，对于该推力板，第一和第二轴向磁轴承202a、202b沿大体上平行于可旋转装置204的中心旋转轴线206的一个或多个推力方向提供支承。因此，盘或板208可由铁磁材料或其它磁性材料构造而成，使得盘或板208可被磁力吸引，该磁力可由第一和/或第二轴向磁轴承202a、202b的操作而产生。此外，示例性推力盘或板208可以具有各种不同的形状和/或尺寸。例如，虽然图3中所示的推力盘或板208被示出为大体上并未与定子的上部分（诸如定子的齿部分）对准，但根据其它实施例，推力盘或板208可以具有较小或较大的直径，包括例如大体上使推力盘或板208的外部分与定子的齿部分对准的延长直径，例如如图4中所示。
第一和第二轴向磁轴承202a、202b各自包括轴向轴承芯214，轴承芯214可以是包括至少铁磁材料的定子芯。轴向轴承芯214可具有内壁216、外壁218以及相对的第一和第二侧部220a、220b。内壁216大体上限定孔222，孔222的尺寸被设置成至少容纳可以延伸穿过孔222的可旋转装置204的相邻部分的旋转位移，而外壁218大体上限定轴向轴承芯214的外周界。此外，根据某些实施例，外壁218可以被配置成至少帮助将轴向轴承芯214相对固定地联接到相邻结构，诸如马达、发电机或轴承壳体，以及其它结构。另外地，内壁和外壁216、218可以各自具有各种相似或不相似的形状。例如，根据某些实施例，内壁和外壁216、218两者可以在截面形状方面是大体上圆形的，使得第一和第二轴向磁轴承202a、202b的轴向轴承芯214是大体上轴对称的结构（诸如环状形状）以及其它形状的结构。
第一和第二轴向磁轴承202a、202b各自还包括主绕组或电磁线圈224a、224b。主绕组224a、224b可以被配置成至少帮助产生沿推力方向的向可旋转装置204提供磁性支承的力，该推力方向大体上平行于旋转轴线。根据某些实施例，主绕组224a、224b包括由导电材料（诸如但不限于铜线）缠绕而成的多个匝数。此外，用于主绕组224a、224b的多个绕组一般地可以被配置成使得：当可旋转装置204可操作地延伸穿过轴向轴承芯214的孔222时，主绕组224a、224b的多个绕组至少关于可旋转装置204的旋转轴线206是大体上对称的。主绕组224a、224b的多个绕组的匝数（NPW）可以取决于各种不同因素，包括例如将由相应第一或第二轴向磁轴承202a、202b的操作产生的磁动势的强度。 此外，由第一或第二轴向磁轴承202a、202b的操作产生的磁动势（MMF）可大体上是主绕组的匝数（NPW）与在主绕组224a、224b内流动的电流（I）的乘积，其可被表示为：
MMF = (NPW)I （等式1）。
根据某些实施例，第一和第二轴向磁轴承202a、202b的轴向轴承芯214可以各自包括主线圈槽226a、226b，主线圈槽226a、226b从轴向轴承芯214的第一和第二侧部220a、220b中的一个延伸到轴向轴承芯214中。主线圈槽226a、226b的尺寸可被设置为容纳主绕组224a、224b的至少一部分，如图3中所示出的。例如，根据某些实施例，主线圈槽226a、226b的尺寸可以被设置成使得主线圈槽226a、226b不会或相对最低限度地向外延伸超过轴向轴承芯214的相邻的第一或第二侧部220a、220b。
第一和第二轴向磁轴承202a、202b各自还包括一个或多个补偿绕组228a、228b。（一个或多个）补偿绕组228a、228b可以被配置成当可操作地经受电流时至少帮助产生磁动势，该磁动势减少和/或最小化单极磁通量漏泄，如下面所讨论的。此外，（一个或多个）补偿绕组228a、228b可以被配置和/或被操作成使得轴承系统200的净MMF为零或约为零。此外，（一个或多个）补偿绕组228a、228b可以被配置和/或被操作成使得由电流穿过第一和/或第二主绕组224a、224b的流动而产生的净MMF为零。如下面更详细地讨论的，取决于轴承系统200的情形和/或配置，电流可以同时地流动穿过第一和第二主绕组224a、224b中的任一者或两者。此外，如还在下面讨论的，根据某些实施例，（一个或多个）补偿绕组228a、228b可以被配置成使得每个补偿绕组228a、228b分别对由轴承202a、202b的与补偿绕组228、228b相关联的主绕组224a、224b产生的MMF进行补偿，或者补偿绕组228a、228b一起操作以两者都补偿由第一和第二主绕组224a、224b两者产生的净MMF，使得轴承系统200的净MMF为零或约为零。
类似于主绕组224a、224b，补偿绕组228a、228b包括由导电材料（诸如但不限于铜绕组）缠绕而成的多个匝数。另外地，用于（一个或多个）补偿绕组228a、228b的绕组一般地可以被配置成使得：当可旋转装置204可操作地延伸穿过轴向轴承芯214的孔222时，（一个或多个）补偿绕组228a、228b关于可旋转装置204的旋转轴线206是大体上对称的。
（一个或多个）补偿绕组228a、228b的匝数（NCW）可以取决于各种不同因素，包括例如预期将由主绕组224a、224b中的每个单独地产生的磁动势的强度。根据某些实施例，用于第一磁轴承202a的（一个或多个）补偿绕组228a具有第一磁轴承202a的主绕组224a的匝数（NPW1）的一半的匝数（NCW1）。类似地，根据某些实施例，用于第二轴向磁轴承202b的（一个或多个）补偿绕组228b具有第二轴向磁轴承202b的主绕组224b的匝数（NPW2）的一半的匝数（NCW2）。因此，当第一磁轴承202a的主绕组224a的匝数（NPW1）与第二轴向磁轴承202b的主绕组224b的匝数（NPW2）相同时，则：
NPW1 = NCW1+ NCW2 （等式2）
NPW2 = NCW1+ NCW2 （等式3）。
参考图3和4，补偿绕组228a、228b中的一个或多个可以与第一和第二轴向磁轴承202a、202b分离和/或可以被集成在第一和第二轴向磁轴承202a、202b的轴向轴承芯214中。例如，如图4所示出的，根据某些实施例，至少一个补偿绕组228a、228b可以抵靠着或相对靠近地接近于第一和第二轴向磁轴承202a、202b的轴向轴承芯214的侧部220a、220b并在该轴向轴承芯214的外部定位，所述侧部202a、202b与主绕组224a、224b所定位到的侧部220a、220b相对。此外，例如，根据某些实施例，补偿绕组228a、228b可以在第一和第二轴向磁轴承202a、202b的轴向轴承芯214的第二侧部220b的外部，而主绕组224a、224b与第一侧部220a相邻，包括定位在主线圈槽226a、226b中，以及在轴向轴承芯214的内部或外部的其它位置。替代地，如图3中所示，根据其它实施例，补偿绕组228a、228b可定位在补偿线圈槽230a、230b中，补偿线圈槽230a、230b从轴向轴承芯214的第一和第二侧部220a、220b中的一个延伸到轴向轴承芯214中。根据某些实施例，补偿线圈槽230a、 230b的尺寸可以被设置成容纳补偿绕组228a、228b的至少一部分，如图3中所示出的。例如，根据某些实施例，补偿线圈槽230a、230b的尺寸可以被设置成使得补偿绕组228a、228b不会或相对最低限度地向外延伸超过轴向轴承芯214的相邻的第一或第二侧部220a、220b。
另外地，补偿绕组228a、228b可以具有或可以不具有与主绕组224a、224b的尺寸、配置和/或位置大体上类似的尺寸、配置和/或位置。此外，补偿绕组228a、228b可以相对于轴向轴承芯214被定位在各种位置处。例如，如图4中所示，根据某些实施例，补偿线圈槽230a、230b以及因此补偿绕组228a、228b可以延伸成比主线圈槽226a、226b和关联的主绕组224a、224b更靠近地接近于第一和第二轴向磁轴承202a、202b的内壁和外壁216、218。
虽然图3和4示出了第一和第二轴向磁轴承202a、202b中的每个具有一个补偿绕组228a、228b，但第一和第二轴向磁轴承202a、202b中的一个或多个可以具有例如由图5所示的多个补偿绕组228a、228a'、228b、228b'。根据此类实施例，补偿绕组228a、228a'、228b、228b'的至少一部分可以重叠和/或交缠，或者可以不重叠和/或交缠。例如，根据某些实施例，第一和第二轴向磁轴承202a、202b中的至少一个可以具有第一补偿绕组228a、228b以及第二补偿绕组228a'、228b'，第一补偿绕组228a、228b在比第二补偿绕组228a'、228b'更加远离旋转轴线206的位置处围绕关联的第一和/或第二轴向磁轴承202a、202b径向地延伸。另外地，根据某些实施例，第一和/或第二轴向磁轴承202a、202b可具有至少第一补偿绕组228a、228b和至少第二补偿绕组228a'、228b'，第一补偿绕组228a、228b在轴向轴承芯214的外部或与轴向轴承芯214分离，第二补偿绕组228a'、228b'被容纳在对应的第一或第二轴向磁轴承202a、202b中的补偿线圈槽230a、230b内。此外，根据某些实施例，对应包括具有匝数（NCWA）的第一补偿绕组228a、228b和具有匝数（NCWB）的第二补偿绕组228a'、228b'的给定轴向磁轴承202a、202b，一个或多个补偿绕组228a、228b、228a'、228b'的总匝数的和（NCWA +NCWB）可以保持等于该特定轴向磁轴承202a、202b的主绕组224a、224b的总匝数（NPW）的一半，使得：
(NCWA + NCWB) = NPW/2 （等式4）。
在使用期间，第一和第二轴向磁轴承202a、202b中的一个定位成与盘或板208的第一侧面212a相邻，并且第一和第二轴向磁轴承202a、202b中的另一个定位成与盘或板208的第二侧面212b相邻。此外，第一和第二轴向磁轴承202a、202b定位成相对靠近地接近于盘或板208的相邻的第一或第二侧面212a、212b。例如，根据图3中所示的示例，第一磁轴承202a可以定位成相对靠近地接近于盘或板208的第一侧面212a，使得第一磁轴承202a的第一侧部220a通过第一空气间隙232a与第一侧面212a分离。类似地，第二轴向磁轴承202b可以定位成相对靠近地接近于盘或板208的第二侧面212b，使得第二轴向磁轴承202b的第一侧部220a通过第二空气间隙232b与第二侧面212b分离。第一和第二空气间隙232a、232b在宽度方面可以是相对窄的，诸如具有但不限于约0.2毫米（mm）至约1.5 mm的宽度。然而，此类空气间隙232a、232b的宽度可基于应用而改变，并且可小于或大于该示例性范围。此外，第一和第二轴向磁轴承202a、202b可以以相反的取向来定向，使得用于第一和第二轴向磁轴承202a、202b中的每个的主绕组224a、224b朝向盘或板208的相邻的第一和第二侧面212a、212b向内定位，如例如由至少图3-5所示。
当被操作时，电流可沿第一方向流动穿过第一或第二轴向磁轴承202a、202b的主绕组224a、224b，而同时电流沿第二方向流动穿过轴向磁轴承202a、202b的两者的一个或多个补偿绕组228a、228b，第二方向与第一方向相反。此外，根据某些实施例，穿过补偿绕组228a、228b的电流可以大体上沿一个且仅一个方向流动。类似地，根据此类实施例，穿过主绕组224a、224b的电流可以大体上沿一个且仅一个方向流动，该方向与电流正流动穿过（一个或多个）补偿绕组228a、228b的方向相反。例如，电流可以沿顺时针方向或逆时针方向中的一个流动穿过主绕组224a、224b，而同时电流沿顺时针方向和逆时针方向中的另一个流动穿过（一个或多个）补偿绕组228a、228b。另外地，可以从相同或不同功率源来提供用于主绕组224a、224b和（一个或多个）补偿绕组228a、228b的电流。例如，根据某些实施例，主绕组224a、224b和一个或多个补偿绕组228a、228b可全部以串联方式连接到公共电流源，或者可从单独电流源来供给功率。
因此，对于给定的主绕组224a、224b（诸如第一磁轴承202a的主绕组224a），主绕组224a的匝数（NPW1）等于第一和第二轴向磁轴承202a、202b的补偿绕组228a、228b的匝数总和，如上面的等式1的应用所指示的。因此，由于可控制电流在特定时间仅在第一和第二轴向磁轴承202a、202b中的一个中流动，并且沿与电流流动穿过第一和第二轴向磁轴承202a、202b两者的补偿绕组228a、228b的方向相反的方向流动，所以从主绕组224a和补偿绕组228a、228b产生的净磁动势（MMF）大体上为零。例如，如果电流（I）正流动穿过第一磁轴承202a的主绕组224a以起到抵抗相对的外部推力的作用，则电流可以不流动穿过第二轴向磁轴承202b的主绕组224b。在此类示例中，由第二轴向磁轴承202b的主绕组224b提供的磁动势（MMF2）可为零。然而，如果第一轴向磁轴承包括具有100匝（N=100）的绕组，参考上面的等式1（Eq.1），则由流动穿过第一磁轴承202a的主绕组224a的电流提供的磁动势（MMF1）可被表示为MMF＝100（I）。在此类示例中，参考上面的等式2，第一磁轴承202a的补偿绕组228a可具有50匝的匝数总和，并且第二轴向磁轴承202b的补偿绕组228b也可以具有50匝的匝数总和。此外，当电流在第一和第二轴向磁轴承202a、202b的补偿绕组228a、228b中沿如下方向流动时：与电流流动穿过第一磁轴承202a的主绕组224a的方向相反的方向，则流动穿过补偿绕组228a、228b的电流表示可被表示为负电流（例如，-I）。因此，在此类示例中，由流动穿过第一磁轴承202a的补偿绕组228a的电流提供的磁动势（MMF1）可被表示为-50（I），并且由流动穿过第二轴向磁轴承202b的补偿绕组228b的电流提供的MMF可被表示为-50（I）。在此类示例中，第一轴向磁轴承202a的MMF（100（I））、第一轴向磁轴承的补偿绕组228a的MMF（-50（I））以及第二轴向磁轴承的补偿绕组228B的MMF（-50（I））的和大体上为零。
图6表示出类似于图2中所示情形的示例性情形，但是其中，第一和第二轴向磁轴承202a、202b沿着第一和第二轴向磁轴承202a、202b的第二侧部220b包括补偿绕组228a、228b。如所示，当与图2相比时，包括补偿绕组228a、228b可导致约为零的净磁动势（MMF），这可对减少单极漏泄通量234具有相对积极的影响。此外，单极漏泄通量234的此类减少可导致对沿着主通量路径238的磁通量236的量和/或密度的改善，这可由此导致第一和第二轴向磁轴承202a、202b的轴承负载能力的提升。此外，通过提升沿着主通量路径238流动的磁通量的量和/或密度，使用包括上面所讨论的一个或多个补偿绕组228a、228b的轴向磁轴承202a、202b可以至少帮助促使轴向磁轴承202a、202b在负载能力方面得到提高。因此，通过使用补偿绕组228a、228b来帮助增加沿着主通量路径238流动的磁通量的量和/或密度，可以用相同量的磁动势获得增强程度的推力。
另外地，使轴向磁轴承202a、202b包括一个或多个补偿绕组228a、228b可以防止和/或最小化磁通量的单极漏泄的负面影响，否则磁通量的单极漏泄可与在其中电流仅沿一个方向流动的轴向磁轴承202a、202b相关联。此外，即使没有大体上消除，但通过由使得轴向磁轴承202a、202b中的每个包括一个或多个补偿绕组228a、228b来减少单极漏泄磁通量可以虽然没有消除但至少帮助降低轴向磁轴承202a、202b的操作对于其它相对在附近的电磁部件（诸如其它致动器、传感器和/或电马达，以及其它部件）产生电磁干扰所达到的程度。另外地，通过沿着主通量路径维持相对高程度或密度的主通量，可以减小主绕组224a、224b的总电感，这可改善关联的轴向磁轴承202a、202b的动态能力。此外，减少或消除磁通量的单极漏泄可以减少关于相邻部件的材料延伸漏泄通量的行进路径的问题。因此，单极漏泄的减少或消除可以增强可被用于相邻部分或部件的材料的选择方面的自由度，包括例如将铁磁铁（ferromagnetic iron）用于关联的电马达、发电机和/或轴承的壳体的选项。此外，增强沿着主通量路径保持较大量或密度的磁通量的能力可以减少不适当地将其它部件或部分变得磁化的潜在可能，并且由此减少或消除此类磁化的潜在不利的副作用，包括例如吸引和关联积聚碎屑，该碎屑包括灰尘和金属颗粒，其可对于关联的系统、装置或部件的操作是有害。
虽然上面就如下内容讨论了示例：第一电流择一地流动穿过第一或第二主绕组224a、224b而同时几乎或没有电流流动穿过第一和第二主绕组224a、224b中的另一个，但本申请的实施例还可被用在如下的情况或配置中：电流流动穿过第一和第二主绕组224a、224b两者。例如，根据某些实施例，第一电流可流动穿过第一轴向磁轴承202a，第二电流可流动穿过一个或多个第一补偿绕组228a、228a'，第三电流可流动穿过一个或多个第二补偿绕组228b、228b'，并且第四电流可流动穿过第二轴向磁轴承202b。另外地，在某些情况下，分别流动穿过第一或第二主绕组224a、224b的第一或第四电流可以是偏置电流（biasingcurrent）。此外，第一和第四电流中的是偏置电流的那一个可基于许多情形而改变或替换。此类偏置电流可以被用于至少帮助使轴承力性状（bearing force behavior capacity）线性化以及改善关联的（一个或多个）轴承202a、202b的速度。
例如，参考图3中所示的轴承系统200，可以出现如下情况，在所述情况中，轴承系统200经历大体上沿向右方向（例如沿大体上远离第一轴向磁轴承202a并大体上朝向第二轴向磁轴承202b的方向）的推力。在某些情况下，推力可以具有如下幅度，左侧轴承（在本示例中为第一轴向磁轴承202a）可以试图平衡所述幅度。例如，第一轴向磁轴承202a的主绕组224a可以出于举例说明的目的利用1安（A）控制电流（Ic）。此外，偏置电流（Ibias）可以流动穿过第一和第二轴向磁轴承202a、202b的主绕组224a、224b，该偏置电流在本示例中可为3安（A）。在此类示例中，第一主绕组224a的电流可以是控制电流（Ic）和偏置电流（ibias）的和，可以将其表达为Ibias – Ic（例如，3 A + 1 A = 4 A），同时可以将第二主绕组224b的电流表达为Ibias –Ic（例如，3A – 1 A = 2 A）。此外，在此类条件下，流动穿过第一主绕组224a的电流可以沿与穿过第二主绕组224b的电流流动方向相反的方向。因此，在此类示例中，如果第一和第二主绕组224a、224b各自具有100匝，则第一和第二主绕组224a、224b的净MMF将会是4A*100N + (-2A)*100N或200安匝（ampere turn）。
可以以各种方式来实现对于第一和第二主绕组224a、224b使得包括补偿绕组228a、228a'、228b、228b'的轴承系统200的总MMF为零安匝的补偿。例如，根据某些情况，（一个或多个）第一补偿绕组228a、228a'可具有总共100匝，并且（一个或多个）第二补偿绕组228b、228b'也可具有100匝。 根据此类配置，轴承系统200的每侧可单独地执行对于第一和第二主绕组224a、224b的MMF的补偿。例如，根据某些实施例，（一个或多个）第一补偿绕组228a、228a可接收-4安培的电流，并且（一个或多个）第二补偿绕组228b、228b'可接收+2安培的电流。在此类情况下，第一补偿绕组228a、228a'可对第一主绕组224a的MMF进行补偿，使得第一主绕组224a和（一个或多个）第一补偿绕组228a、228a'的净MMF为零或约为零。类似地，第二补偿绕组228b、228b'可单独地对第二主绕组224b的MMF进行补偿，使得第二主绕组224b和（一个或多个）第二补偿绕组228b、228b'的净MMF为零或约为零。
根据另一实施例，第一和第二补偿绕组228a、228a'、228b、228b'可一起均对第一和第二主绕组224a、224b两者的总MMF进行补偿，而不是使第一和第二补偿绕组228a、228a'、228b、228b'单独地对它们的关联的主绕组224a、224b的MMF进行补偿。例如，在上面的示例中，第一主绕组224a的MMF是400安匝，而第二主绕组224b的MMF是-200安匝。在此类情况下，如上面所讨论的，（一个或多个）第一补偿绕组228a、228a'和第二补偿绕组228b、228b'可各自具有为第一主绕组224a的一半匝数的和/或为第二主绕组224b的一半匝数的匝数。例如，遵循第一和第二主绕组224a、224b各自具有100匝的先前所讨论的示例，则（一个或多个）第一补偿绕组228a、228a'可以具有总共50匝，并且（一个或多个）第二补偿绕组228b、228b也可以具有总共50匝。因此，在第一和第二主绕组224a、224b的总MMF是200安（A）的此类示例中，沿相反方向的2安（A）的电流可以流动穿过第一和第二补偿绕组228a、228a'、228b、228b'中的每个，沿相反方向的2安（A）的电流在本示例中为与穿过第一主绕组224a的电流流动方向相反的方向并且因此可被称为-2 A。在此类示例中，到50匝第一补偿绕组228a、228a'的-2A电流将会提供-100安匝，并且类似地，到50匝第二补偿绕组228b、228b'的-2A电流也将会提供-100安匝，以便提供总共-200安匝。因此，在本示例中，补偿绕组的-200安匝的总MMF和第一和第二主绕组224a、224b的200安培的总MMF可导致对于系统200的为0安匝或约为0安匝的净MMF。
另外地，根据至少某些如下的实施例：第一和第二补偿绕组228a、228a'、228b、228b'一起均对大约等于第一和第二主绕组224a、224b两者的总MMF但与其相反的总MMF进行补偿，第一和第二补偿绕组228a、228a'、228b、228b'可以不与第一和第二主绕组224a、224b以串联方式连接。此外，此类实施例可以被配置成包括某些功率电子装置，诸如H桥配置，其中，与可以利用半桥连接的其它情况相比，增加了功率放大器的数目，并且其中，电流可以仅沿一个方向流动。
另外地，根据某些实施例，磁轴承系统200可以不包括或不利用推力盘或板，诸如不包括示出在图3中的盘或板208。根据此类实施例，可以利用电装置205的主转子203作为用于轴向轴承202a、202b的通量返回路径。例如，图7示出了具有壳体207的电装置205，其中，第一补偿绕组228a、228a'和第二补偿绕组228b、228b'两者均被划分成两个部分。此类经划分的补偿绕组228a、228a'、228b、228b'可存在于电装置205的第一和第二级两者中。此外，根据某些实施例，第一补偿绕组228a、228a'的各区段可与第一主绕组224a处于串联状态并沿与第一主绕组224a相反的方向缠绕。类似地，第二补偿绕组228b、228b'可与第二主绕组224b处于串联状态并沿与第二主绕组224b的方向相反的方向缠绕。此外，根据某些实施例，第一补偿绕组228a、228a'可各自具有第一主绕组224a的总匝数的一半的总匝数，使得第一补偿绕组的组合的净总匝数等于第一主绕组224a的匝数。此外，根据某些实施例，第二补偿绕组228b、228b'可各自具有第二主绕组224b的总匝数的一半的总匝数，使得第二补偿绕组228b、228b'的组合的总匝数大约等于第二主绕组224b的匝数。另外地，根据某些实施例，如图7中所示出的，第一和第二补偿绕组228a、228a'、228b、228b'可在关联的轴向轴承芯108的外部。如图7中的磁通量104和关联的主磁通量路径所表明的，根据电装置205不包括推力盘或板208的此类实施例，可以利用电装置205的主转子203作为用于轴向轴承202a、202b的通量返回路径。
图8示出了磁轴承系统200的另一如下的实施例：电装置205不包括推力盘或板208。根据图8中所示的实施例，第一补偿绕组228a以及第二补偿绕组228b（未示出）被集成在关联轴向轴承芯108中。另外地，如所指示的，第一和第二补偿绕组228a、228b中的每个可各自包括一组绕组。补偿绕组228a、228b中的每个的匝数可改变。例如，根据某些实施例，第一补偿绕组228a可具有小于第一主绕组224a的匝数（诸如是其一半）的匝数或替代地具有等于第一主绕组224a匝数的匝数。类似地，第二补偿绕组228b可具有小于第二主绕组224b的匝数（诸如是其一半）的匝数或替代地具有等于第二主绕组224b匝数的匝数。 另外地，至少对于如下的那些实施例：第一和第二补偿绕组228a、228b中的每个的匝数等于对应的第一和第二主绕组224a、224b的匝数，补偿绕组228a、228b可以以串联方式连接到对应的第一和第二主绕组224a、224b并沿与对应的第一和第二主绕组224a、224b相反的方向缠绕。此外，再次地，如图8中的磁通量104和关联的主磁通量路径所示，根据电装置205不包括推力盘或板208的此类实施例，可以再次利用电装置205的主转子203作为用于轴向轴承202a、202b的通量返回路径的一部分。
另外地，根据某些实施例，被输送到第一和第二轴向磁轴承202a、202b的电功率的比可基于至少试图实现如下内容：使转子203沿特定方向产生轴向位移。例如，根据某些实施例，系统200可包括一个或多个单独的位置传感器116，位置传感器116至少感测转子203的轴向位置。此外，第一和第二轴向磁轴承202a、202b可接收例如通过使用位置和电流控制算法确定的电流的供应，其用以使转子203悬浮以及将悬浮的转子203轴向地维持在中央参考位置。在转子203产生远离中央参考位置的轴向位移（诸如沿相反的第一和第二轴向方向中的一个）的情况下，可用一个或多个传感器116来感测转子203的移动。在此类情况下，位置和电流控制算法可计算出电流或电流的比，其当被输送到第一和第二轴向磁轴承202a、202b时可至少帮助使经轴向位移的转子203朝向中央参考位置返回和/或返回到中央参考位置。
虽然已联系目前被认为是最切合实际且优选的实施例来描述了本发明，但应理解的是，本发明将不局限于所公开的（一个或多个）实施例，而是相反地，本发明意图覆盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等同布置，所述范围将得到最宽泛的解释，从而涵盖根据法律所允许的所有此类修改和等同结构。此外，应理解的是，虽然在上面的描述中使用单词可优选的、优选地或优选的来指示：如此描述的特征可以是更加可期望的，但尽管如此该特征可以不是必需的，并且可以在本发明的范围内构想任何缺少该特征的实施例，所述范围由所附的权利要求来限定。在阅读权利要求时，所意图的是，当使用诸如“一”、“一个”、“至少一个”和“至少一部分”的单词时，并不意图将权利要求局限于仅一个项目，除非在权利要求中明确地进行了相反地叙述。此外，当使用用语“至少一部分”和/或“一部分”时，该项目可以包括一部分和/或整个项目，除非明确地进行了相反地叙述。

Claims (22)

1.一种设备，包括：
轴向轴承芯，所述轴向轴承芯的至少一部分包括铁磁材料；
主绕组，所述主绕组联接到所述轴向轴承芯，所述主绕组具有多个第一绕组，所述多个第一绕组被布置成具有第一匝数，所述多个绕组还被布置成以便电流沿第一方向流动穿过所述主绕组；以及
补偿绕组，所述补偿绕组联接到轴向轴承芯，所述补偿绕组具有多个第二绕组，所述多个第二绕组被布置成具有第二匝数，所述第二匝数大约为所述第一匝数的一半匝数，所述补偿绕组还被布置成以便电流沿第二方向流动穿过所述补偿绕组，所述第二方向与所述第一方向相反。
2.如权利要求1所述的设备，其中，所述补偿绕组的至少一部分被容纳在所述轴向轴承芯的一部分内。
3.如权利要求2所述的设备，其中，所述轴向轴承芯包括补偿线圈槽和主线圈槽，所述补偿线圈槽的尺寸被设置成容纳所述补偿绕组的至少一部分，所述主线圈槽的尺寸被设置成容纳所述主绕组的至少一部分，所述补偿线圈槽和所述主线圈槽从所述轴向轴承芯的相对侧延伸。
4.如权利要求1所述的设备，其中，所述补偿绕组在所述轴向轴承芯的外部。
5.如权利要求1所述的设备，其中，所述补偿绕组包括多个补偿绕组，并且其中，所述多个补偿绕组的匝数总和大约为所述第一匝数的一半匝数。
6.如权利要求1所述的设备，其中，所述多个补偿绕组中的至少一个在所述轴向轴承芯的外部，并且其中，所述多个补偿绕组中的至少一个集成到所述轴向轴承芯。
7.如权利要求6所述的设备，其中，所述轴向轴承芯包括第一侧部和第二侧部，并且其中，所述主绕组至少与所述第一侧部相邻，并且所述多个补偿绕组中的至少一个定位成与所述第二侧部相邻。
8.一种设备，包括：
第一轴向磁轴承，所述第一轴向磁轴承具有第一定子芯、第一主绕组、以及至少一个第一补偿绕组，所述至少一个第一补偿绕组具有至少等于所述第一主绕组匝数的匝数；
第二轴向磁轴承，所述第二轴向磁轴承具有第二定子芯、第二主绕组、以及至少一个第二补偿绕组，所述至少一个第二补偿绕组具有至少等于所述第二主绕组匝数的匝数；以及
主转子，所述主转子提供用于由至少所述第一和第二主绕组产生的磁通量的流动的通量返回路径，并且其中，所述设备不包括推力板。
9.如权利要求8所述的设备，其中，所述第一和第二主绕组被布置成以便电流沿第一方向流动穿过所述第一和第二主绕组，并且所述至少一个第一和第二补偿绕组被布置成以便电流沿第二方向流动穿过所述至少一个第一和第二补偿绕组，所述第一方向与所述第二方向相反。
10.如权利要求9所述的设备，其中，所述第一主绕组至少与所述第一定子芯的第一侧部相邻，并且所述至少一个第一补偿绕组中的至少一个至少与所述第一定子芯的第二、相对的侧部相邻。
11.如权利要求10所述的设备，其中，所述第二主绕组至少与所述第二定子芯的第一侧部相邻，并且所述至少一个第二补偿绕组中的至少一个与所述第二定子芯的第二、相对的侧部相邻。
12.如权利要求9所述的设备，其中，所述至少一个第一补偿绕组在所述第一定子芯的外部，并且其中，所述至少一个第二补偿绕组在所述第二定子芯的外部。
13. 如权利要求9所述的设备，
其中，所述至少一个第一补偿绕组包括第一对补偿绕组，所述第一对补偿绕组具有为所述第一主绕组的一半匝数的匝数总和，并且
其中，所述至少一个第二补偿绕组包括第二对补偿绕组，所述第二对补偿绕组具有为所述第二主绕组的一半匝数的匝数总和。
14.如权利要求8所述的设备，其中，所述第一主绕组和所述至少一个第二补偿绕组被布置成以便电流沿第一方向流动穿过所述第一主绕组和所述至少一个第二补偿绕组，并且所述第二主绕组和所述至少一个第一补偿绕组被布置成以便电流沿第二方向流动穿过所述第二主绕组和所述至少一个第一补偿绕组，所述第一方向与所述第二方向相反。
15.一种方法，包括：
将第一电流输送到第一轴向磁轴承的第一主绕组，所输送的第一电流沿第一方向流动穿过所述第一主绕组；
将第二电流输送到所述第一轴向磁轴承的一个或多个第一补偿绕组，所输送的第二电流沿第二方向流动穿过所述一个或多个第一补偿绕组，所述第二方向与所述第一方向相反；
将第三电流输送到第二轴向磁轴承的一个或多个第二补偿绕组，所输送的第三电流沿所述第二方向流动穿过所述一个或多个第二补偿绕组；
将第四电流输送到所述第二轴向磁轴承的第二主绕组，所述第四电流沿所述第二方向流动，所述第一和第二轴向磁轴承定位在可旋转装置的相对侧上，所述第一和第四电流中的至少一个包括偏置电流；以及
通过所述一个或多个第一和第二补偿绕组的操作来补偿由所述第一和第二主绕组产生的磁动势，以产生约为零安匝的净磁动势。
16.如权利要求15所述的方法，其中，所述第二和第三电流被从相同功率源输送。
17.如权利要求15所述的方法，其中，所述第二、第三、以及第四电流被从相同功率源输送。
18.如权利要求15所述的方法，其中，输送所述第一电流的步骤包括：
由一个或多个位置传感器来感测转子沿第一轴向方向或第二轴向方向远离转子参考位置的轴向位移，所述转子的至少一部分延伸穿过所述第一轴向磁轴承的第一孔和所述第二轴向磁轴承的第二孔；
响应于所述转子沿所述第一或第二轴向方向的所感测到的轴向位移，将所述第一电流输送到所述第一轴向磁轴承并且将所述第四电流输送到所述第二轴向磁轴承，所输送的第一电流与所输送的第四电流的比至少帮助促使所述转子产生朝向所述转子参考位置返回的轴向位移。
19. 如权利要求18所述的方法，
其中，输送所述第二电流的步骤包括：将所述第二电流输送到集成于所述第一轴向磁轴承的所述一个或多个第一补偿绕组中的至少一个，并且
其中，输送所述第三电流的步骤包括：将所述第三电流输送到集成于所述第二轴向磁轴承的所述一个或多个第二补偿绕组中的至少一个。
20. 如权利要求18所述的方法，
其中，输送所述第二电流的步骤包括：将所述第二电流输送到在所述第一轴向磁轴承的外部的所述一个或多个第一补偿绕组中的至少一个，并且
其中，输送所述第三电流的步骤包括：将所述第三电流输送到在所述第二轴向磁轴承的外部的所述一个或多个第二补偿绕组中的至少一个。
21. 如权利要求18所述的方法，
其中，所述一个或多个第一补偿绕组具有大约等于所述第一轴向磁轴承的主绕组的匝数的匝数总和，并且
其中，所述一个或多个第二补偿绕组具有大约等于所述第一轴向磁轴承的主绕组的匝数的匝数总和，并且还有
其中，通过所述一个或多个第一和第二补偿绕组的操作来补偿由所述第一和第二主绕组产生的磁动势的步骤包括：操作所述一个或多个第一和第二补偿绕组两者以对由所述第一和第二主绕组产生的净磁动势进行补偿。
22.如权利要求18所述的方法，其中，通过所述一个或多个第一和第二补偿绕组的操作来补偿由所述第一和第二主绕组产生的磁动势的步骤包括：操作所述一个或多个第一补偿绕组以对由所述第一主绕组产生的磁动势进行补偿，并且操作所述一个或多个第二补偿绕组以对由所述第二主绕组产生的磁动势进行补偿。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110848253A (zh) * 2019-11-11 2020-02-28 北京航空航天大学 一种三自由度径向-轴向一体化混合磁轴承
CN111457009A (zh) * 2019-01-21 2020-07-28 英格索兰工业美国公司 主动磁性轴承装置

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3431789B1 (en) * 2017-07-20 2019-11-20 Mecos AG Stray flux compensation in a magnetic bearing device
US11456653B2 (en) * 2019-03-28 2022-09-27 Ghsp, Inc. Hybrid stepper motor utilizing axial coils for adjusting the magnetic field of the rotor

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE824231C (de) * 1949-10-01 1951-12-10 Siemens Schuckertwerke A G Anordnung zur Entlastung von Spur- oder Traglagern bei Maschinen oder Apparaten mit senkrecht stehender Welle
DE923704C (de) * 1952-05-25 1955-02-21 Siemens Ag Anordnung der magnetischen Traglagerentlastung fuer insbesondere elektrische Maschinen mit senkrechter Welle
DE2355104A1 (de) * 1973-11-03 1975-05-15 Bbc Brown Boveri & Cie Elektromagnetisches axiallager
US20070164627A1 (en) * 2006-01-13 2007-07-19 Maurice Brunet Device for magnetically suspending a rotor
CN101922510A (zh) * 2010-08-17 2010-12-22 北京航空航天大学 一种双永磁体内转子永磁偏置径向磁轴承
DE102010013675A1 (de) * 2010-04-01 2011-10-06 Siemens Aktiengesellschaft Axialmagnetlager

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5854221B2 (ja) * 1975-03-26 1983-12-03 積水化学工業株式会社 コウバイヤネオユウスルカオクノケンチクホウホウ
JPS5854221A (ja) * 1981-09-28 1983-03-31 Seiko Instr & Electronics Ltd ５軸制御磁気軸受の軸方向位置ドリフト補償法
US5084644A (en) * 1990-12-20 1992-01-28 Nova Corporation Of Alberta Control of magnetization of a machine with axial magnetic bearings

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE824231C (de) * 1949-10-01 1951-12-10 Siemens Schuckertwerke A G Anordnung zur Entlastung von Spur- oder Traglagern bei Maschinen oder Apparaten mit senkrecht stehender Welle
DE923704C (de) * 1952-05-25 1955-02-21 Siemens Ag Anordnung der magnetischen Traglagerentlastung fuer insbesondere elektrische Maschinen mit senkrechter Welle
DE2355104A1 (de) * 1973-11-03 1975-05-15 Bbc Brown Boveri & Cie Elektromagnetisches axiallager
US20070164627A1 (en) * 2006-01-13 2007-07-19 Maurice Brunet Device for magnetically suspending a rotor
DE102010013675A1 (de) * 2010-04-01 2011-10-06 Siemens Aktiengesellschaft Axialmagnetlager
CN101922510A (zh) * 2010-08-17 2010-12-22 北京航空航天大学 一种双永磁体内转子永磁偏置径向磁轴承

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111457009A (zh) * 2019-01-21 2020-07-28 英格索兰工业美国公司 主动磁性轴承装置
US11592060B2 (en) 2019-01-21 2023-02-28 Ingersoll-Rand Industrial U.S., Inc. Active magnetic bearing apparatus
CN110848253A (zh) * 2019-11-11 2020-02-28 北京航空航天大学 一种三自由度径向-轴向一体化混合磁轴承

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