CN1307373C - 一种低功耗永磁偏置混合径向磁轴承 - Google Patents

一种低功耗永磁偏置混合径向磁轴承 Download PDF

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Abstract

低功耗永磁偏置混合径向磁轴承，其特征在于：由定子和转子组成，定子和转子之间为气隙，所述的定子共有8个定子磁极，它们组成左右两端4对磁极，分别组成X、Y轴正负方向的磁极，每个定子磁极由定子磁极铁心及其绕在其上的定子线圈组成，4个定子铁心轭分别跨接左右两端形成±X轴和±Y轴8个定子磁极，X轴方向和Y轴方向的定子铁心轭之间为定子极间隔磁；所述的转子包括转轴、永磁体、导磁套筒、转子铁心，转轴的外面为两个导磁套筒和永磁体，两个导磁套筒将永磁体夹在中间，在两个导磁套筒的外面是转子铁心。本发明使永磁磁路与电磁磁路分离，降低了控制电流和控制功耗，节省了体积、减轻了重量。

Description

一种低功耗永磁偏置混合径向磁轴承
所属技术领域
本发明涉及一种非接触磁悬浮轴承，特别是一种低功耗永磁偏置混合径向磁轴承，可作为电机、机床等机械设备中旋转部件的无接触支撑。
背景技术
永磁电磁混合磁轴承具有低功耗的关键是保证电磁线圈产生的磁通不通过永磁体，但现有的永磁偏置混合磁轴承结构，是在普通径向电磁轴承的基础上，沿定子轴向放置永磁体，控制线圈所产生的磁通要穿过永磁体，由于永磁体磁阻很大，控制线圈要产生一定的电磁磁密需要较大的励磁电流，因而现有的永磁偏置混合磁轴承功耗大、体积大、重量大。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种功耗低、体积小、重量轻的低功耗永磁偏置混合径向磁轴承。
本发明的技术解决方案是：低功耗永磁偏置混合径向磁轴承，其特征在于：由定子和转子组成，定子和转子之间为气隙，所述的定子共有8个定子磁极，它们组成4对磁极，分别组成X、Y轴正负方向的磁极，每个定子磁极由定子铁心轭及其绕在其上的定子线圈组成，4个定子铁心轭分别跨接转轴轴向左右两端形成±X轴和±Y轴定子磁极，X轴方向和Y轴方向的定子磁极铁心之间为定子极间隔磁；所述的转子包括转轴、永磁体、导磁套筒、转子铁心，转轴的径向外侧为两个导磁的导磁套筒和永磁体，两个导磁套筒将永磁体夹在轴向中间，在两个导磁套筒的径向外侧是转子铁心。
本发明的原理是：本发明将永磁体置于转子中，而电磁线圈置于定子铁心中，永磁体通过一端导磁套筒、转子铁心、气隙、定子铁心轭到另一端的气隙、转子铁心、导磁套筒回到永磁体，形成磁悬浮轴承的主磁路。电磁线圈产生的磁通路径为：以某端Y轴正方向电磁线圈电流产生的磁通为例，通过Y正方向的定子铁心轭、气隙、转子铁心中Y正方向的一个极、转子铁心的其他三个极到另一端的转子铁心的三个极、转子铁心中Y正方向的一个极、气隙、Y正方向的定子磁极铁心、定子轴向导磁铁心轭，形成磁悬浮轴承的调节磁路，使永磁磁路与电磁磁路分离。
本发明与现有技术相比的优点在于：本发明由于采用永磁磁场作为偏置磁场，与传统电磁轴承相比消除了在线圈电流中占主要分量的励磁电流，降低了绕组铜耗和控制功放损耗，因此功耗很低。同时该结构与传统电磁轴承相比，永磁电磁混合磁轴承产生铁耗的电磁磁场只有大小的变化，而无极性的变化，这使得混合磁轴承具有很低的铁耗，这进一步降低了功耗。与现有的永磁偏置混合磁轴承相比，本发明所述的低功耗永磁偏置混合径向磁轴承其永磁磁路与电磁磁路分离，因电励磁磁路磁阻很低，很小的励磁电流就能产生较大的磁通，因而节省了功耗。
附图说明
图1为本发明的轴向截面图；
图2为本发明的端面图；
具体实施方式
如图1、图2所示，本发明总体由左右两组定子和转子组成，定子和转子之间为气隙6，每个定子铁心轭7横跨转轴轴向左右两端，并在每端组成一个磁极，4个定子铁心轭7正交放置，分别连接在两段组成±X轴和±Y轴4个磁极，这样一个磁轴承共有8个磁极，沿轴向左右两组分别为4个磁极。X轴方向和Y轴方向的定子铁心轭7之间为定子极间隔磁9，定子线圈8绕置在定子铁心轭7上；转子包括转轴1、永磁体3、导磁套筒4、转子铁心5，转轴1的径向外侧为两个导磁的导磁套筒4和永磁体3，两个导磁套筒4将永磁体3夹在轴向中间，在两个导磁套筒4的径向外侧是转子铁心5。当转轴1为导磁材料时，在其轴向外侧还要加入不导磁套筒2。永磁体3为一整体圆环，沿轴向充磁；永磁体3的材料为稀土永磁体或铁氧体永磁体。定子极间隔磁9为空气或不导磁材料，如不锈钢、铜、铝、钛合金、塑料胶木、空气等中的任意一种。不导磁套筒2由不锈钢、铜、铝、钛合金、塑料胶木等不导磁材料中的任意一种制成。

Claims (4)

1、低功耗永磁偏置混合径向磁轴承，其特征在于：由定子和转子组成，定子和转子之间为气隙(6)，所述的定子共有8个定子磁极，它们组成4对磁极，分别组成X、Y轴正负方向的磁极，每个定子磁极由定子铁心轭(7)及其绕在其上的定子线圈(8)组成，每个定子铁心轭(7)横跨转轴(1)轴向左右两端，并在每端组成一个磁极，4个定子铁心轭(7)正交放置，分别连接转轴(1)轴向左右两端形成±X轴和±Y轴磁极，定子铁心轭(7)之间为定子极间隔磁(9)；所述的转子包括转轴(1)、永磁体(3)、导磁套筒(4)、转子铁心(5)，转轴(1)的径向外侧为两个导磁的导磁套筒(4)和永磁体(3)，两个导磁套筒(4)将永磁体(3)夹在轴向中间，在两个导磁套筒(4)的径向外侧是转子铁心(5)。
2、根据权利要求1或2所述的低功耗永磁偏置混合径向磁轴承，其特征在于：所述的永磁体(3)为一整体圆环，沿轴向充磁。
3、根据权利要求1或2所述的低功耗永磁偏置混合径向磁轴承，其特征在于：所述的定子极间隔磁(9)由不锈钢、铜、铝、钛合金、塑料胶木、空气等不导磁材料中的任意一种制成。
4、根据权利要求1所述的低功耗永磁偏置混合径向磁轴承，其特征在于：所述的永磁体为稀土永磁体或铁氧体永磁体。
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