[实用新型]一种永磁偏磁轴向混合磁轴承

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种非机械接触磁轴承，特指一种永磁偏磁轴向混合磁轴承，适用于五自由度磁轴承系统、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

自二十世纪七十年代磁轴承技术迅速发展以来，由于混合型磁悬浮轴承的偏磁磁场由永磁材料产生，电磁线圈只产生控制磁场，具有功耗低、体积小的优点，从而成为研究热点。径向混合磁轴承的技术已经趋于成熟，而单自由度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体积大、稳定性差的缺点。为了从结构上减小磁轴承轴向和径向尺寸，减小磁轴承的体积、降低功率损耗，提高吸力盘的刚度，提高磁轴承的稳定性，扩大磁轴承的应用领域，就必须采用新的机械结构和磁路结构。 

中国专利公开号CN101038011、名称为“三自由度交流混合磁轴承”，将径向两自由度和轴向单自由度结合起来，具有集成度高，体积小等优点，但其缺陷是：径向力和轴向力之间存在耦合，增加了控制系统的难度。中国专利公开号CN101025198、名称为“一种永磁偏磁轴向混合磁轴承”是一种轴向单自由度磁悬浮轴承，仅采用一个径向充磁的园环形永磁体，转子质量小，结构简单，轴向控制绕组位于径向定子两侧，增加了磁轴承的轴向长度，降低了悬浮转子的临界转速。 

发明内容

本实用新型的目的是为克服现有技术的不足，提供了一种具有新的机械结构和磁路结构的永磁偏磁轴向混合磁轴承，结构合理紧凑、体积小、重量轻、功耗低、稳定性好和效率高，同时加工制造简单，便于装配，易于实现。 

本实用新型采用的技术方案是：包括转轴以及套装在转轴上的吸力盘和定子盘，其特征是：有两个结构相同且相对于吸力盘轴向对称布置的定子盘，两个定子盘与吸力盘的外径相等，在每个定子盘的盘面上均沿径向由外向内具有一个外圆环形线圈槽、两个圆环形隔磁环槽、一个圆环形永磁体槽、一个内圆环形线圈槽，所述两个圆环形隔磁环槽分别位于所述圆环形永磁体槽的径向两侧；每个定子盘的盘面上的槽槽口均朝向吸力盘；在每个内、外圆环形线圈槽内均设有控制线圈，在每个圆环形隔磁环槽内均嵌插有隔磁环，在每个圆环形永磁体槽内均压入有圆环形永磁体，每个圆环形永磁体均径向充磁；同一个定子盘上的两控制线圈并联；两个定子盘上的相应的控制线圈、隔磁环、永磁体各自相对于吸力盘在轴向上对称；沿轴向上，每个定子盘外径处与吸力盘之间均具有轴向主气隙，每个定子盘内径处与吸力盘之间均具有轴向副气隙；每个圆环形永磁体与吸力盘之间均具有轴向气隙，沿径向上，每个定子盘内径处与转轴之间均具有径向气隙。 

本实用新型与现有技术相比的有益效果是： 

1、与传统磁轴承由电磁铁产生静态偏磁磁场相比，本实用新型的静态偏磁磁场由永磁材料产生，能缩小磁轴承体积，降低功率放大器功耗，减轻磁轴承的重量，提高磁轴承承载能力。

2、本实用新型不占用径向和轴向长度，提高了悬浮转子的临界转速，增加了混合型磁悬浮轴承的应用范围。 

3、与传统磁轴承将永磁体装在转子上，不易装配且转子刚度低相比，本实用新型将圆环形永磁体嵌入在定子盘中间，保证了吸力盘的刚度，提供的偏磁磁场上下对称、左右相等，当吸力盘处于中间位置时，在偏磁磁场的作用下可以实现稳定的悬浮。 

4、与传统磁轴承只能单一地在主气隙施加主动控制相比，本实用新型采用的两套电磁控制线圈产生的控制磁场上下对称，主副气隙都可以施加主动控制，当转子偏移时，不容易产生偏心磁拉力。 

5、本实用新型在圆环形永磁体两侧加入了隔磁环，在结构和磁路上均不存在耦合，简化了控制系统，提高了混合磁轴承的稳定性。 

附图说明

图1为本实用新型永磁偏磁轴向混合磁轴承结构的轴向截面图及磁通回路示意图。 

图2为图1中第一定子盘1不含有线圈41、42结构的径向截面缩小示意图。 

图3为图1中第二定子盘2不含有线圈43、44结构的径向截面缩小示意图。 

图4为图1中第二定子盘2含有线圈43、44结构的径向截面缩小示意图。