CN1730960A - 一种永磁偏置外转子径向磁轴承 - Google Patents

一种永磁偏置外转子径向磁轴承 Download PDF

Info

Publication number
CN1730960A
CN1730960A CNA2005100862131A CN200510086213A CN1730960A CN 1730960 A CN1730960 A CN 1730960A CN A2005100862131 A CNA2005100862131 A CN A2005100862131A CN 200510086213 A CN200510086213 A CN 200510086213A CN 1730960 A CN1730960 A CN 1730960A
Authority
CN
China
Prior art keywords
permanent magnet
magnetic
permanent
external rotor
magnetic bearing
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
CNA2005100862131A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1314906C (zh
Inventor
孙津济
房建成
韩邦成
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.)
Beihang University
Beijing University of Aeronautics and Astronautics
Original Assignee
Beihang 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 Beihang University filed Critical Beihang University
Priority to CNB2005100862131A priority Critical patent/CN1314906C/zh
Publication of CN1730960A publication Critical patent/CN1730960A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1314906C publication Critical patent/CN1314906C/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

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
    • F16C2300/00—Application independent of particular apparatuses
    • F16C2300/20—Application independent of particular apparatuses related to type of movement
    • 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
    • F16C32/0459—Details of the magnetic circuit
    • F16C32/0461—Details of the magnetic circuit of stationary parts of the magnetic circuit
    • F16C32/0465—Details of the magnetic circuit of stationary parts of the magnetic circuit with permanent magnets provided in the magnetic circuit of the electromagnets

Landscapes

  • Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)

Abstract

永磁偏置外转子径向磁轴承，其特征在于：由转子铁心、永磁体、定子铁心、激磁线圈组成，8个定子铁心磁极均布于圆周，其周围绕制有激磁线圈，4个永磁体嵌于定子铁心中，并沿+X、－X、+Y和－Y方向放置，其中沿+X、－X方向上放置的永磁体产生X方向上的偏置磁场，沿+Y、－Y方向上放置的永磁体产生Y方向上的偏置磁场，定子铁心外表面与转子铁心内表面留有间隙，形成空气隙。本发明解决了现有永磁偏置外转子径向磁轴承永磁磁路在X、Y方向上耦合的缺点，具有体积小、功耗低、性能可靠、利于控制等优点。

Description

一种永磁偏置外转子径向磁轴承
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、体积小永磁偏置外转子径向磁轴承，可作为卫星、空间站等航天器中旋转部件的无接触支撑。
背景技术
磁悬浮轴承分纯电磁式和永磁偏置加电磁控制的混合式磁悬浮轴承，前者使用电流大、功耗大，永磁偏置加电磁控制的混合式磁悬浮轴承，永磁体产生的磁场承担主要的承载力，电磁磁场提供辅助的调节承载力，因而这种轴承可大大减小控制电流，降低损耗。但目前的永磁偏置外转子径向磁轴承结构，有些是在普通径向电磁轴承的基础上，在电磁磁路上向放置永磁体，这样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，因而控制线圈要产生一定的电磁磁通需要较大的激磁电流，这显然会增加轴承的功耗；有些结构是将永磁体直接与定子叠片铁心相连，这样永磁磁路在垂直穿过定子铁心时会损失过多的磁动势，因而会大大削弱永磁体对转子轴的吸力；还有些结构是将永磁体通过导磁环与叠片铁心相连，电励磁磁路经过叠片铁心形成回路，这样永磁磁动势就不会在叠片铁心中产生损失，同时电励磁磁路也不会经过永磁体本身，但是这种结构的径向磁轴承其永磁磁路所在平面与电励磁磁路所在平面相互垂直，因而会导致轴向长度较长，故不能满足卫星、空间站等航天器所要求的体积小、重量轻的目的，现有的永磁偏置径向磁轴承，其永磁体产生的偏置磁场在X、Y方向上存在耦合，也就是说，永磁体本身(不论是整环还是单个永磁体)既在X方向上产生偏置磁场，同时又在Y方向上产生偏置磁场，这样如果转子在X方向上产生扰动，不仅会使X方向上的偏置磁场发生变化，而且还会使得Y方向上的偏置磁场也发生变化，因而大大增加了控制的难度。
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X方向和Y方向耦合小、易于控制、体积小、功耗低、性能可靠的永磁偏置外转子径向磁轴承。
本发明的技术解决方案为：永磁偏置外转子径向磁轴承，其特征在于：由转子铁心、永磁体、定子铁心、激磁线圈组成，8个定子铁心磁极均布于圆周，其周围绕制有激磁线圈，4个永磁体嵌于定子铁心中，并沿+X、-X、+Y和-Y方向放置，其中沿+X、-X方向上放置的永磁体产生X方向上的偏置磁场，沿+Y、-Y方向上放置的永磁体产生Y方向上的偏置磁场，定子铁心外表面与转子铁心内表面留有间隙，形成空气隙。
上述方案的原理是：永磁体给磁轴承提供永磁偏置磁场，承担磁轴承所受的径向力，激磁线圈所产生的磁场起调节作用，保持磁轴承定转子气隙均匀，并使转子得到无接触支撑。如图1实线箭头所示，本发明的永磁磁路为：磁通从永磁体N极出发，通过一端定子铁心磁极、气隙到转子铁心，然后经过另一端的气隙、定子铁心磁极，之后回到永磁体S极，形成磁悬浮轴承的主磁路；如图1虚线箭头所示，电励磁磁路路径为：从一端的定子铁心磁极出发、经气隙、转子铁心、然后到另一端的气隙、定子铁心磁极构成闭合回路。这样不仅保证了电激磁磁路不通过永磁体内部，减小了电激磁磁路的磁阻，降低了激磁电流，又保证了永磁体磁路不垂直穿过叠片铁心，减小了永磁磁动势的损失，同时又使得永磁磁路在任一径向截面内与电励磁磁路共面，大大减小了径向磁轴承的轴向尺寸，由于4个永磁体产生的偏置磁场在X、Y方向上相互独立，进而消除了永磁体在X、Y方向上的耦合，更加利于控制。
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偏置电流，降低了绕组铜耗和控制功放损耗，因此功耗很低。与现有的永磁偏置磁轴承相比，本发明所述的永磁偏置外转子径向磁轴承其永磁磁路与电激磁磁路在任一径向截面中共面，因而可以大大减小径向磁轴承的体积，又由于永磁体产生的偏置磁场在X、Y方向上不会产生耦合，因而使得控制更加容易。
附图说明
图1为本发明技术解决方案的永磁偏置外转子径向磁轴承径向截面图。
具体实施方式
如图1所示，为本发明技术解决方案的线圈低功耗永磁偏置外转子径向磁轴承，它由转子铁心1、永磁体4、定子铁心2、激磁线圈3组成，8个定子铁心磁极均布于圆周，其周围绕制有激磁线圈3，4个永磁体4嵌于定子铁心2中，并沿+X、-X、+Y和-Y方向放置，其中沿+X、-X方向上放置的永磁体4产生X方向上的偏置磁场，沿+Y、-Y方向上放置的永磁体4产生Y方向上的偏置磁场，定子铁心2外表面与转子铁心1内表面留有一定的间隙，形成空气隙5(一般为0.3mm)。在具体应用时，本发明所述的永磁偏置外转子径向磁轴承应成对使用。
上述本发明所用的转子铁心1、定子铁心2可用导磁性能良好的电工薄钢板如电工纯铁、电工硅钢板DR510、DR470、DW350、1J50、1J79或硅钢薄带等磁性材料冲压迭制而成；永磁体4的材料为磁性能良好的稀土永磁体或铁氧体永磁体，永磁体4为平行充磁；激磁线圈3用导电良好的电磁线绕制后浸漆烘干而成。

Claims (5)

1、永磁偏置外转子径向磁轴承，其特征在于：由转子铁心(1)、永磁体(4)、定子铁心(2)、激磁线圈(3)组成，8个定子铁心(2)磁极均布于圆周，其周围绕制有激磁线圈(3)，4个永磁体(4)嵌于定子铁心(2)中，并沿+X、-X、+Y和-Y方向放置，其中沿+X、-X方向上放置的永磁体(4)产生X方向上的偏置磁场，沿+Y、-Y方向上放置的永磁体(4)产生Y方向上的偏置磁场，定子铁心(2)外表面与转子铁心(1)内表面留有间隙，形成空气隙(5)。
2、根据权利要求1所述的永磁偏置外转子径向磁轴承，其特征在于：所述的永磁体(2)为平行充磁。
3、根据权利要求1所述的永磁偏置外转子径向磁轴承，其特征在于：所述的定子铁心(2)外表面与转子铁心(1)内表面形成的空气隙(5)一般为0.3mm。
4、根据权利要求1所述的永磁偏置外转子径向磁轴承，其特征在于：所述的永磁体(2)采用稀土永磁材料或铁氧体永磁材料制成。
5、根据权利要求1所述的永磁偏置外转子径向磁轴承，其特征在于：所述的转子铁心(1)、定子铁心(2)均采用导磁性能良好的材料沿轴向冲压迭制而成。
CNB2005100862131A 2005-08-08 2005-08-08 一种永磁偏置外转子径向磁轴承 Expired - Fee Related CN1314906C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2005100862131A CN1314906C (zh) 2005-08-08 2005-08-08 一种永磁偏置外转子径向磁轴承

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2005100862131A CN1314906C (zh) 2005-08-08 2005-08-08 一种永磁偏置外转子径向磁轴承

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1730960A true CN1730960A (zh) 2006-02-08
CN1314906C CN1314906C (zh) 2007-05-09

Family

ID=35963367

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2005100862131A Expired - Fee Related CN1314906C (zh) 2005-08-08 2005-08-08 一种永磁偏置外转子径向磁轴承

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN1314906C (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100441892C (zh) * 2007-04-02 2008-12-10 北京航空航天大学 一种永磁偏置外转子径向磁轴承
CN100451362C (zh) * 2007-01-05 2009-01-14 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
CN100455832C (zh) * 2007-06-25 2009-01-28 江苏大学 三自由度双薄片三相交流混合磁轴承
CN102155492A (zh) * 2011-05-18 2011-08-17 哈尔滨工业大学 主动与被动混合型磁悬浮轴承
CN104728262A (zh) * 2015-01-21 2015-06-24 北京石油化工学院 一种外转子径向球面纯电磁磁轴承
CN110486380A (zh) * 2019-07-08 2019-11-22 广东工业大学 一种无定子齿异极式永磁偏置混合径向磁轴承
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

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5355042A (en) * 1988-09-09 1994-10-11 University Of Virginia Patent Foundation Magnetic bearings for pumps, compressors and other rotating machinery
US5825112A (en) * 1992-08-06 1998-10-20 Electric Power Research Institute, Inc. Doubly salient motor with stationary permanent magnets
US5578880A (en) * 1994-07-18 1996-11-26 General Electric Company Fault tolerant active magnetic bearing electric system
JP2001041238A (ja) * 1999-07-28 2001-02-13 Seiko Seiki Co Ltd 複合型電磁石及びラジアル磁気軸受
DE20211510U1 (de) * 2002-07-13 2003-11-27 Leybold Vakuum Gmbh Magnetlager

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100451362C (zh) * 2007-01-05 2009-01-14 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
CN100441892C (zh) * 2007-04-02 2008-12-10 北京航空航天大学 一种永磁偏置外转子径向磁轴承
CN100455832C (zh) * 2007-06-25 2009-01-28 江苏大学 三自由度双薄片三相交流混合磁轴承
CN102155492A (zh) * 2011-05-18 2011-08-17 哈尔滨工业大学 主动与被动混合型磁悬浮轴承
CN102155492B (zh) * 2011-05-18 2012-12-05 哈尔滨工业大学 主动与被动混合型磁悬浮轴承
CN104728262A (zh) * 2015-01-21 2015-06-24 北京石油化工学院 一种外转子径向球面纯电磁磁轴承
CN104728262B (zh) * 2015-01-21 2017-06-06 北京石油化工学院 一种外转子径向球面纯电磁磁轴承
CN110486380A (zh) * 2019-07-08 2019-11-22 广东工业大学 一种无定子齿异极式永磁偏置混合径向磁轴承
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

Also Published As

Publication number Publication date
CN1314906C (zh) 2007-05-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1314907C (zh) 一种永磁偏置外转子径向磁轴承
CN1293319C (zh) 一种低功耗永磁偏置外转子径向磁轴承
CN1277060C (zh) 一种低功耗永磁偏置内转子径向磁轴承
CN1279291C (zh) 一种永磁偏置内转子径向磁轴承
CN101886668B (zh) 一种两气隙混合式外转子径向磁轴承
CN1307375C (zh) 一种低功耗永磁偏置外转子混合径向磁轴承
CN105090245B (zh) 一种非对称永磁偏置轴向磁轴承
CN100451365C (zh) 一种永磁偏置内转子径向磁轴承
CN102042327B (zh) 一种低功耗大承载力永磁偏置混合径向磁轴承
CN101907131B (zh) 一种具有容错功能的永磁偏置内转子径向磁轴承
CN1314906C (zh) 一种永磁偏置外转子径向磁轴承
CN1314908C (zh) 一种小体积低功耗永磁偏置外转子径向磁轴承
CN1285840C (zh) 一种永磁偏置外转子径向磁轴承
CN102032270B (zh) 一种永磁电磁混合径向轴承
CN101737425B (zh) 一种低功耗单稳态零重力作用径向磁轴承
CN100441892C (zh) 一种永磁偏置外转子径向磁轴承
CN104533948A (zh) 一种永磁偏置外转子四自由度主被动混合磁轴承
CN101886669B (zh) 一种永磁偏置外转子径向磁轴承
CN1307373C (zh) 一种低功耗永磁偏置混合径向磁轴承
CN101881302B (zh) 一种具有容错功能的两气隙外转子径向混合磁轴承
CN201925346U (zh) 一种低功耗大承载力永磁偏置混合径向磁轴承
CN1270108C (zh) 一种低功耗永磁偏置轴向磁轴承
CN101907130B (zh) 一种两气隙永磁偏置内转子径向磁轴承
CN101886667B (zh) 一种永磁偏置内转子径向磁轴承
CN102032271B (zh) 一种径向轴承

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20070509

Termination date: 20180808

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee