[实用新型]一种逆变器驱动式轴向-径向六极混合磁轴承

说明书

本实用新型公开了一种逆变器驱动式轴向‑径向六极混合磁轴承，径向定子包括环形的径向定子轭以及由径向定子轭向内径向延伸且圆周方向均布的六个相同的径向磁极，径向磁极与转子对应设置，径向磁极上分别绕有相同的径向控制线圈；轴向定子与转轴同轴设置，轴向定子由轴向定子筒和轴向定子筒两侧对称设置的轴向定子盘组成，轴向定子盘之间形成空腔，在空腔内贴着轴向定子筒内壁面设置轴向控制线圈，轴向定子盘靠近转轴端相向设有轴向磁极，以两个轴向磁极之间的中心线设置轴向推力盘，轴向推力盘固定安装在转轴上。本实用新型可以降低悬浮力的非线性和径向两自由度之间的耦合；紧凑的结构以减少磁轴承的轴向长度，增加转子的临界转速。

技术领域

本实用新型属于非接触式磁悬浮轴承领域，尤其涉及一种逆变器驱动式轴向-径向六极混合磁轴承。

背景技术

磁轴承利用磁场力实现转子悬浮，使得转子与定子之间无机械接触，从而具有无摩擦、无磨损、高速度、高精度、无需润滑、寿命长等一系列传统轴承无法比拟的优点。磁轴承按照悬浮力的产生方式可以分为主动式(悬浮力由线圈电流产生)、被动式(悬浮力由永磁体产生)和混合式(悬浮力由线圈电流和控制线圈共同产生)。其中，混合式利用永磁体提供偏置磁通，可以减少线圈匝数、减少功率损耗、缩小磁轴承体积，使得磁轴承结构更加紧凑。按照自由度数可以分为单自由度磁轴承(轴向磁轴承)、两自由度磁轴承(径向磁轴承)和三自由度磁轴承(轴向-径向磁轴承)。其中，三自由度磁轴承将径向磁轴承和轴向磁轴承组合，缩小整体轴向长度，有利于提高转子的临界转速。

中国专利公开号为CN201326646，名称为“一种异极性永磁偏置轴向径向磁轴承”的文献中提出一种双片八极磁轴承，该结构需要使用两个双极性或四个单极性直流功率放大器驱动，且体积大，成本高。为减少整体成本，降低开关损耗可采用一个三相逆变器来驱动磁轴承。中国专利公开号为CN1737388，名称为“三自由度交直流径向-轴向混合磁轴承及其控制方法”的文献中提出径向采用三个极的结构，由三相逆变器驱动。由于三极结构的空间的空间不对称性以及三相电流之和必须为零的特点，导致了磁极正方向的最大承载力大于磁极负方向的最大承载力，在设计磁轴承时为了满足最大承载力条件，必须增大磁轴承的体积。此外，不对称的结构增强了径向两自由度之间的耦合，增加了磁轴承悬浮力与电流之间的非线性。

实用新型内容

本实用新型根据现有技术的不足与缺陷，提出了一种逆变器驱动式轴向-径向六极混合磁轴承，目的在于提供一种结构紧凑、低成本、低功耗且由三相逆变器驱动的三自由度六极混合磁轴承，六极布置的对称结构可以降低悬浮力的非线性和径向两自由度之间的耦合；紧凑的结构以减少磁轴承的轴向长度，增加转子的临界转速。

本实用新型所采用的技术方案如下：

一种逆变器驱动式轴向-径向六极混合磁轴承，包括转轴、转子、轴向定子和径向定子，所述转子嵌套在转轴的一端，且转子的外径与转轴直径一样大；

所述径向定子包括环形的径向定子轭以及由径向定子轭向内径向延伸且圆周方向均布的六个相同的径向磁极，所述径向磁极与转子对应设置，且径向磁极与转子之间有径向气隙，所述径向磁极的厚度与转子1厚度一样大，所述径向磁极上分别绕有相同的径向控制线圈；

所述轴向定子与转轴同轴设置，所述轴向定子由轴向定子筒和轴向定子筒两侧对称设置的轴向定子盘组成，所述轴向定子盘之间形成空腔，在所述空腔内贴着轴向定子筒内壁面设置轴向控制线圈，所述控制线圈与轴向定子内腔之间留有一定的间隙；所述轴向定子盘靠近转轴端相向设有轴向磁极，以两个轴向磁极之间的中心线设置轴向推力盘，所述轴向推力盘固定安装在转轴上，且轴向推力盘与两个轴向磁极之间形成轴向气隙。

所述轴向定子和径向定子之间通过永磁体连接，且三者外径一样大；所述永磁体与径向定子接触的一端为N极，所述永磁体与轴向定子接触的一端为S极。