CN108953376A - 一种永磁体在转子上的半自由度混合型轴向磁轴承 - Google Patents

一种永磁体在转子上的半自由度混合型轴向磁轴承 Download PDF

Info

Publication number
CN108953376A
CN108953376A CN201810666676.2A CN201810666676A CN108953376A CN 108953376 A CN108953376 A CN 108953376A CN 201810666676 A CN201810666676 A CN 201810666676A CN 108953376 A CN108953376 A CN 108953376A
Authority
CN
China
Prior art keywords
axial
rotor
annular
permanent magnet
iron core
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810666676.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108953376B (zh
Inventor
刘程子
岳东
杨艳
刘泽远
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing Post and Telecommunication University
Nanjing University of Posts and Telecommunications
Original Assignee
Nanjing Post and Telecommunication University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing Post and Telecommunication University filed Critical Nanjing Post and Telecommunication University
Priority to CN201810666676.2A priority Critical patent/CN108953376B/zh
Publication of CN108953376A publication Critical patent/CN108953376A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108953376B publication Critical patent/CN108953376B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
    • F16C32/0406—Magnetic bearings
    • F16C32/0408—Passive magnetic bearings
    • F16C32/041—Passive magnetic bearings with permanent magnets on one part attracting the other part
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
    • F16C32/0406—Magnetic bearings
    • F16C32/044—Active magnetic bearings
    • F16C32/0444—Details of devices to control the actuation of the electromagnets
    • F16C32/0446—Determination of the actual position of the moving member, e.g. details of sensors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
    • F16C32/0406—Magnetic bearings
    • F16C32/044—Active magnetic bearings
    • F16C32/047—Details of housings; Mounting of active magnetic bearings

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)

Abstract

本发明揭示了一种永磁体在转子上的半自由度混合型轴向磁轴承，该混合型轴向磁轴承包括转子及安装于转子组件一侧的定子组件，转子组件包括一个环形的永磁体、环形内转子铁芯及环形外转子铁芯，定子组件包括带有凹槽的环形的轴向磁极，轴向磁极包括环形的内定子、环形的外定子、上定子圆盘及下定子圆盘构成，轴向磁极的内定子A的下表面与内转子铁芯、环形永磁体及外转子铁芯上表面之间形成轴向气隙；该混合型轴向磁轴承还包括有一用于检测转子偏离其中间位移量的位移传感器，位移传感器经过控制器和功率放大器与所述轴向控制绕组相连。该混合型轴向磁轴承结构简单，安装工艺难度低，能够实现转轴单侧轴向位移的主动控制，适合在产业上推广使用。

Description

一种永磁体在转子上的半自由度混合型轴向磁轴承
技术领域
本发明涉及一种永磁体在转子上的半自由度混合型轴向磁轴承，属磁轴承中的混合磁轴承。
背景技术
磁轴承技术利用定子与转子之间的磁力，将转子悬浮于空间，避免了定转子之间的机械接触，是一种高性能的新型轴承。由于定转子之间无需机械接触，使得了轴承转子可以承受很高的转速，具有寿命长、能耗低、无润滑、无污染等优点，在高速、真空及超洁净等特殊的应用场合具有无可替代的优势。
混合磁轴承利用永磁材料产生偏置磁场，降低了主动磁轴承中的偏置电流产生的功率损耗，然而现有的混合型轴向磁轴承都存在安装困难、拆卸不方便等问题，限制了其发展与应用。
发明内容
本发明的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提出一种结构简单，安装工艺难度低的永磁体在转子上的半自由度混合型轴向磁轴承，能够实现转轴单侧轴向位移的主动控制。
本发明的目的将通过以下技术方案得以实现：一种永磁体在转子上的半自由度混合型轴向磁轴承，包括转子及安装于转子组件一侧的定子组件，所述转子组件包括一个环形的永磁体、环形内转子铁芯及环形外转子铁芯，所述定子组件包括带有凹槽的环形的轴向磁极，所述轴向磁极包括环形的内定子A、环形的外定子C、上定子圆盘B及下定子圆盘D构成，轴向控制绕组安装于环形的轴向磁极的凹槽内，轴向磁极的内定子A的下表面与内转子铁芯、环形永磁体及外转子铁芯上表面之间形成轴向气隙；该混合型轴向磁轴承还包括有一用于检测转子偏离其中间位移量的位移传感器，所述位移传感器经过控制器和功率放大器与所述轴向控制绕组相连。
优选地，所述内转子铁芯、环形永磁体及外转子铁芯轴向长度相等。
优选地，所述轴向磁极的轴向长度等于转子铁芯轴向长度加气隙轴向长度加环形的内定子A轴向长度之和。
优选地，所述轴向控制绕组为集中式。
优选地，所述轴向磁极的上定子圆盘B安装于内定子A外圆面上端，外定子C套装与上定子圆盘B外圆面，下定子圆盘D安装于外定子C内圆下端且底面平齐。
优选地，所述环形永磁体产生的偏置磁通依次经过环形永磁体、外转子铁芯，轴向气隙、轴向磁极、轴向气隙及内转子铁芯构成回路，由所述轴向控制绕组产生的控制磁通依次通过轴向磁极、轴向气隙及外转子铁芯构成回路。
优选地，所述轴向磁极、内转子铁芯、外转子铁芯均由电工纯铁制成。
本发明技术方案的优点主要体现在： 本发明的永磁体在转子上的半自由度混合型轴向磁轴承能实现转轴单边拉力可调，实现单侧轴向位移的主动控制，可以应用在某些只需要实现轴向单侧位移控制的场合，例如飞轮中，和传统的单自由轴向磁轴承相比，具有体积小巧，结构简单，控制简化，安装方便的特点。如要实现转轴轴向位移的主动控制，则只需将两个相同的半自由度的永磁体在转子上的的混合型轴向磁轴承配合使用，就能实现转轴的轴向悬浮，在各种磁悬浮系统中都有广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明的一种永磁体在转子上的半自由度混合型轴向磁轴承的平面示意图。
图2为本发明的一种永磁体在转子上的半自由度混合型轴向磁轴承的原理图。
具体实施方式
本发明的目的、优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释。这些实施例仅是应用本发明技术方案的典型范例，凡采取等同替换或者等效变换而形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。
本发明揭示了一种永磁体在转子上的半自由度混合型轴向磁轴承，如图1所示，包括转子及安装于转子组件一侧的定子组件，所述转子组件包括一个环形的永磁体1、环形内转子铁芯2及环形外转子铁芯3，所述内转子铁芯套装在转轴10上，在本技术方案中，所述内转子铁芯2、环形永磁体1及外转子铁芯3轴向长度相等，所述定子组件包括带有凹槽的环形的轴向磁极4。
所述轴向磁极4包括环形的内定子A、环形的外定子C、上定子圆盘B及下定子圆盘D构成，轴向控制绕组5安装于环形的轴向磁极4的凹槽内，轴向磁极4的内定子A的下表面与内转子铁芯2、环形永磁体1及外转子铁芯3上表面之间形成轴向气隙6。
所述轴向磁极4的轴向长度等于转子铁芯轴向长度加气隙6轴向长度加环形的内定子A轴向长度之和。所述轴向磁极4的上定子圆盘B安装于内定子A外圆面上端，外定子C套装与上定子圆盘B外圆面，下定子圆盘D安装于外定子C内圆下端且底面平齐。所述轴向磁极4、内转子铁芯2、外转子铁芯3均由电工纯铁制成。
该混合型轴向磁轴承还包括有一用于检测转子偏离其中间位移量的位移传感器，所述位移传感器经过控制器和功率放大器与所述轴向控制绕组5相连，所述轴向控制绕组5为集中式。
图2为永磁体在转子上的半自由度混合型轴向磁轴承原理图，图2中单箭头表示永磁偏置磁通，双箭头表示控制绕组产生的磁通。所述环形永磁体产生的偏置磁通依次经过环形永磁体、外转子铁芯，轴向气隙、轴向磁极、轴向气隙及内转子铁芯构成回路，由所述轴向控制绕组产生的控制磁通依次通过轴向磁极、轴向气隙及外转子铁芯构成回路。
其基本工作原理是：在永磁体在转子上的半自由度混合型轴向磁轴承轴向气隙中，环形永磁体产生的磁通产生单边的吸力，如果需要增加单边吸力的大小，需要增加控制电流的大小，控制电流产生的控制磁通与偏置磁通同向。假设此时转子受到一个与吸力反向的扰动力，转子就会偏移反向运动，使得气隙变大，磁通变小，此时位移传感器检测出转子偏离的位移量，控制器将这一位移信号变换成控制信号，功率放大器又将此控制信号变换成控制电流，这个电流改变了控制磁场的磁通大小，使转子气隙中的磁通变大，增大气隙中的磁场拉力，将转子拉回原有的位置。
本发明的永磁体在转子上的半自由度混合型轴向磁轴承能实现转轴单边拉力可调，实现单侧轴向位移的主动控制，可以应用在某些只需要实现轴向单侧位移控制的场合，例如飞轮中，和传统的单自由轴向磁轴承相比，具有体积小巧，结构简单，控制简化，安装方便的特点。如要实现转轴轴向位移的主动控制，则只需将两个相同的永磁体在转子上的半自由度混合型轴向磁轴承配合使用，就能实现转轴的轴向悬浮，在各种磁悬浮系统中都有广阔的应用前景。
本发明尚有多种实施方式，凡采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种永磁体在转子上的半自由度混合型轴向磁轴承，其特征在于：包括转子及安装于转子组件一侧的定子组件，所述转子组件包括一个环形的永磁体（1）、环形内转子铁芯（2）及环形外转子铁芯（3），所述定子组件包括带有凹槽的环形的轴向磁极（4），所述轴向磁极（4）包括环形的内定子（A）、环形的外定子（C）、上定子圆盘（B）及下定子圆盘（D）构成，轴向控制绕组（5）安装于环形的轴向磁极（4）的凹槽内，轴向磁极（4）的内定子（A）的下表面与内转子铁芯（2）、环形永磁体（1）及外转子铁芯（3）上表面之间形成轴向气隙（6）；该混合型轴向磁轴承还包括有一用于检测转子偏离其中间位移量的位移传感器，所述位移传感器经过控制器和功率放大器与所述轴向控制绕组（5）相连。
2.根据权利要求1所述的一种永磁体在转子上的半自由度混合型轴向磁轴承，其特征在于：所述内转子铁芯（2）、环形永磁体（1）及外转子铁芯（3）轴向长度相等。
3.根据权利要求1所述的一种永磁体在转子上的半自由度混合型轴向磁轴承，其特征在于：所述轴向磁极（4）的轴向长度等于转子铁芯轴向长度加气隙（6）轴向长度加环形的内定子（A）轴向长度之和。
4.根据权利要求1所述的一种永磁体在转子上的半自由度混合型轴向磁轴承，其特征在于：所述轴向控制绕组（5）为集中式。
5.根据权利要求1所述的一种永磁体在转子上的半自由度混合型轴向磁轴承，其特征在于：所述轴向磁极（4）的上定子圆盘（B）安装于内定子（A）外圆面上端，外定子（C）套装与上定子圆盘（B）外圆面，下定子圆盘（D）安装于外定子（C）内圆下端且底面平齐。
6.根据权利要求1所述的一种永磁体在转子上的半自由度混合型轴向磁轴承，其特征在于：所述环形永磁体产生的偏置磁通依次经过环形永磁体、外转子铁芯，轴向气隙、轴向磁极、轴向气隙及内转子铁芯构成回路，由所述轴向控制绕组产生的控制磁通依次通过轴向磁极、轴向气隙及外转子铁芯构成回路。
7.根据权利要求1所述的一种永磁体在转子上的半自由度混合型轴向磁轴承，其特征在于：所述轴向磁极（4）、内转子铁芯（2）、外转子铁芯（3）均由电工纯铁制成。
CN201810666676.2A 2018-06-26 2018-06-26 一种永磁体在转子上的半自由度混合型轴向磁轴承 Active CN108953376B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810666676.2A CN108953376B (zh) 2018-06-26 2018-06-26 一种永磁体在转子上的半自由度混合型轴向磁轴承

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810666676.2A CN108953376B (zh) 2018-06-26 2018-06-26 一种永磁体在转子上的半自由度混合型轴向磁轴承

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108953376A true CN108953376A (zh) 2018-12-07
CN108953376B CN108953376B (zh) 2020-06-26

Family

ID=64486860

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810666676.2A Active CN108953376B (zh) 2018-06-26 2018-06-26 一种永磁体在转子上的半自由度混合型轴向磁轴承

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108953376B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112347717A (zh) * 2020-11-05 2021-02-09 南京工业大学 一种磁轴承的集中式同频扰动抑制新方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1995768A (zh) * 2007-01-05 2007-07-11 北京航空航天大学 一种具有冗余结构的永磁偏置外转子径向磁轴承
CN101092990A (zh) * 2007-07-13 2007-12-26 南京航空航天大学 一种永磁偏置轴向磁悬浮轴承
CN101526107A (zh) * 2009-04-15 2009-09-09 南京航空航天大学 永磁体位于转子上的混合型轴向磁轴承
CN203463494U (zh) * 2013-06-19 2014-03-05 丽水学院 永磁偏置轴向磁悬浮轴承
JP2018021573A (ja) * 2016-08-01 2018-02-08 株式会社Ihi ディスクレススラスト磁気軸受及び３軸能動制御磁気軸受
WO2018094051A1 (en) * 2016-11-17 2018-05-24 Baker Hughes, a GE company, LLC. Thrust active magnetic bearing for shaft slow roll control

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1995768A (zh) * 2007-01-05 2007-07-11 北京航空航天大学 一种具有冗余结构的永磁偏置外转子径向磁轴承
CN101092990A (zh) * 2007-07-13 2007-12-26 南京航空航天大学 一种永磁偏置轴向磁悬浮轴承
CN101526107A (zh) * 2009-04-15 2009-09-09 南京航空航天大学 永磁体位于转子上的混合型轴向磁轴承
CN203463494U (zh) * 2013-06-19 2014-03-05 丽水学院 永磁偏置轴向磁悬浮轴承
JP2018021573A (ja) * 2016-08-01 2018-02-08 株式会社Ihi ディスクレススラスト磁気軸受及び３軸能動制御磁気軸受
WO2018094051A1 (en) * 2016-11-17 2018-05-24 Baker Hughes, a GE company, LLC. Thrust active magnetic bearing for shaft slow roll control

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112347717A (zh) * 2020-11-05 2021-02-09 南京工业大学 一种磁轴承的集中式同频扰动抑制新方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108953376B (zh) 2020-06-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102305242B (zh) 一种径向-轴向三自由度交直流混合磁轴承
CN101581336B (zh) 永磁偏置轴向磁悬浮轴承
WO2022105947A2 (zh) 一种凸极式混合励磁电机
WO2019033696A1 (zh) 一种Halbach型阵列永磁盘式无铁芯空心轴电机
CN108539914A (zh) 一种三相四自由度轴向分相磁悬浮飞轮电机
CN101893038A (zh) 永磁偏置轴向磁轴承
CN101980433A (zh) 周向移相轴向分段的楔形定子铁芯外永磁转子同步电机
CN108448808B (zh) 带套筒极靴齿轴向分相永磁式磁悬浮开关磁阻飞轮电机
CN101526107B (zh) 永磁体位于转子上的混合型轴向磁轴承
CN103939465B (zh) 一种单自由度磁轴承
CN108757731A (zh) 一种永磁体轴向磁化的径向轴向三自由度磁轴承
CN106763186B (zh) 一种具有永磁卸载力的轴向混合磁轴承
CN101413539A (zh) 一种异极性永磁偏置轴向径向磁轴承
CN104154119A (zh) 一种永磁偏置轴向径向磁轴承
CN103925293B (zh) 一种薄片转子径向混合磁轴承
CN108506343B (zh) 一种半自由度的轴向充磁的混合型轴向磁轴承
CN108547868B (zh) 一种半自由度的径向充磁的混合型轴向磁轴承
CN204284204U (zh) 一种低功耗永磁偏置轴向混合磁轴承
CN101832335B (zh) 永磁偏置轴向径向磁轴承
CN100494707C (zh) 三磁极的永磁偏置径向磁轴承
CN102594075A (zh) 一种无刷混合励磁式的爪极发电机
CN108953376A (zh) 一种永磁体在转子上的半自由度混合型轴向磁轴承
CN108869545A (zh) 一种逆变器驱动式轴向-径向六极混合磁轴承
CN109194021A (zh) 一种五自由度交流六极主动磁轴承支承的电主轴
CN214424915U (zh) 一种Halbach阵列聚磁环磁悬浮轴承

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant