[发明专利]一种带隔磁环的径向轴向三自由度磁轴承

说明书

本发明公开了一种带隔磁环的径向轴向三自由度磁轴承，包括定子和转子，所述转子由转轴和转子铁心组成，所述定子包括沿转子铁心径向向外依次相连的径向铁心、永磁体和隔磁环，以及对称设置于转子铁心两侧的两个轴向铁心，所述径向铁心与转子铁心之间设置有径向工作气隙，所述径向铁心上绕制有径向控制绕组，所述隔磁环位于两个轴向铁心的外沿之间，所述两个轴向铁心的内沿内壁分别同心设置有两道吸力圆盘，所述两道吸力圆盘之间同心设置有控制圆盘，所述两道吸力圆盘上各自绕制有轴向悬浮绕组。本发明的磁轴承体积小、制造工艺简单、结构紧凑，轴向悬浮力和径向悬浮力无耦合，转子径向部分两侧轴向偏置磁通始终相等。

技术领域

本发明涉及三自由度磁轴承领域，具体涉及一种带隔磁环的径向轴向三自由度磁轴承。

背景技术

相比于传统电机中使用的机械轴承，磁轴承由于定转子之间没有直接接触，利用磁悬浮力使得转子悬浮来代替传统机械轴承的支撑作用，因此可以有效解决机械轴承中出现的振动、磨损、摩擦、需要润滑等问题。磁轴承其独特的设计原理，使得在高速、高精和真空等工作领域具有很高的应用价值和广泛的应用前景。

专利公开号CN201410156526，名称为一种三自由度磁轴承的专利文献和专利公开号CN201410461449，名称为一种新型轴-径向三自由度混合磁轴承的专利文献中提出的三自由度混合磁轴承，定子均由轴向、径向铁心两部分构成，转子在轴向方向上始终处于自由运动状态，当转子产生轴向位移时，永磁体提供的轴向偏置磁通将根据磁路磁阻最小原则，将全部选择轴向气隙减小的一侧定子轴向铁心磁路，而不再经过轴向气隙增大的一侧磁路。众所周知，对于同样的气隙大小，由于高性能永磁材料的采用，导致永磁体产生的气隙磁场强度很大，可达0.8T或者更高，而绕组通电产生的气隙磁场强度较小，约为0.2T~0.3T，悬浮控制磁通调节偏置磁通时，一侧从0.8T减小到0.5T，而另一侧从0T增大到0.3T，转子受力方向并没有发生改变，从而导致轴向无法启动。

专利公开号CN201110232913，名称为一种径向-轴向三自由度交直流混合磁轴承，采用双永磁体提供轴向径向偏置磁通的结构，虽然解决了轴向启动困难的问题，但其结构中的两个永磁体占用了轴承内部空间，使得绕组占用空间小，轴向和径向磁极面积减小，产生的轴向和径向悬浮力减小；此外由于隔磁材料的厚度必须根据气隙厚度进行确定，多个隔磁环的使用造成结构复杂，制造工艺要求高，价格高。

发明内容

本发明的目的是针对现有三自由度磁轴承的不足，提供一种体积小、制造工艺简单、结构紧凑，轴向悬浮力和径向悬浮力无耦合，转子径向部分两侧轴向偏置磁通始终相等的带隔磁环的径向轴向三自由度磁轴承。

本发明通过以下技术方案实现：

一种带隔磁环的径向轴向三自由度磁轴承，包括定子和转子，所述转子由转轴和转子铁心组成，所述定子包括沿转子铁心径向向外依次相连的径向铁心、永磁体和隔磁环，以及对称设置于转子铁心两侧的两个轴向铁心，所述径向铁心与转子铁心之间设置有径向工作气隙，所述径向铁心上绕制有径向控制绕组，所述隔磁环位于两个轴向铁心的内壁外沿之间，所述两个轴向铁心的内壁内沿分别同心设置有两道吸力圆盘，所述两道吸力圆盘之间同心设置有控制圆盘，所述两道吸力圆盘上各自绕制有轴向悬浮绕组。

本发明的进一步方案是，所述隔磁环的厚度大于两个轴向铁心与转子铁心之间的轴向气隙长度。

本发明的再进一步方案是，所述隔磁环由整块铝材制成。

本发明的进一步方案是，所述控制圆盘与转子铁心之间的气隙长度大于吸力圆盘与转子铁心之间的气隙长度。

本发明的再进一步方案是，所述永磁体由稀土永磁材料或铁氧永磁材料制成。

本发明与现有技术相比的优点在于：