[实用新型]径向四自由度混合互补励磁磁悬浮轴承

说明书

本实用新型公开了一种径向四自由度混合互补励磁磁悬浮轴承，包括定子铁芯和转子铁芯；定子铁芯、包括定子轭、定子磁极、永磁体、隔磁衬套和磁极绕组；定子铁芯等分成四个自由度区，每个自由度区内设有两组定子磁极，定子磁极设置在定子轭内壁上，每个定子磁极内设有一个永磁体，永磁体的侧面包裹有隔磁衬套；同一自由度区内的两组定子磁极内的永磁体极性相反，同一组定子磁极内的永磁体极性相同；定子磁极包绕有磁极绕组，磁极绕组产生的磁场与其定子磁极内永磁体的极性相同；转子铁芯置于定子铁芯中，转子铁芯与定子铁芯之间有气隙。本实用新型结构简单、紧凑，重量小，成本低，能耗低，控制的可靠性高，而且可以保证悬浮轴承与转子同心度。

技术领域

本实用新型属于磁悬浮轴承技术领域，特别是涉及一种径向四自由度混合互补励磁磁悬浮轴承。

背景技术

轴承是传动系统中不可缺少的部件，它承载了转子的自重和转子主轴上的负载，装在主轴上的机械轴承在工作过程中存在机械摩擦消耗能量。磁悬浮轴承利用电磁力作用将转子（主轴）悬浮于定子和转子的气隙之间，无机械接触、能耗低、效率高、噪音小、寿命长、无需润滑等优点，特别适用于高速、真空和超净等传动系统中，是一种高效节能、高速、环保的新型轴承。

磁悬浮轴承一般可以分为三类：纯电磁式的主动磁轴承、纯永磁式的被动磁轴承和混合磁悬浮轴承。混合磁悬浮轴承利用永磁体产生的磁场作为静态偏置磁场，线圈电流产生的磁场作为控制磁场，又称为永磁偏置磁悬浮轴承。能够降低线圈中的电流、降低功率放大器的功耗，减小轴承体积，是目前磁悬浮轴承主要的研究方向。但是现有的混合磁悬浮轴承结构设计存在一些不足：结构复杂，材料加工难度大；控制电流产生的控制磁场会穿过永磁体，因而需要较大的控制电流，功耗变大，同时也会对永磁体反复进行充磁和退磁，影响永磁体的性能和可靠性；不同方向的控制磁场之间存在耦合现象，增加控制系统的复杂度，降低了轴承整体的可靠性；磁悬浮力小，而且难于实时控制。

发明内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种结构简单、紧凑，重量小，成本低，能耗低，控制的可靠性高，而且还可以保证悬浮轴承与转子同心度的径向四自由度混合互补励磁磁悬浮轴承。

本实用新型采用的技术方案是：一种径向四自由度混合互补励磁磁悬浮轴承，包括定子铁芯和转子铁芯；所述定子铁芯、包括定子轭、定子磁极、永磁体、隔磁衬套和磁极绕组；所述的定子铁芯等分成四个自由度区，每个自由度区内设有两组定子磁极，定子磁极设置在定子轭内壁上，每个定子磁极内设有一个永磁体，永磁体的侧面包裹有隔磁衬套；同一自由度区内的两组定子磁极内的永磁体极性相反，同一组定子磁极内的永磁体极性相同；所述的定子磁极包绕有磁极绕组，磁极绕组产生的磁场与其定子磁极内永磁体的极性相同；转子铁芯置于定子铁芯中，转子铁芯与定子铁芯之间有气隙。

上述的径向四自由度混合互补励磁磁悬浮轴承中，相邻的两个自由度区内两组定子磁极产生的磁场方向相反，一个为逆时针方向，另一个为顺时针方向。

上述的径向四自由度混合互补励磁磁悬浮轴承中，所有定子磁极的磁极绕组的线径相同，匝数相同。

上述的径向四自由度混合互补励磁磁悬浮轴承中，定子铁芯采用硅钢片叠压而成，或采用电工钢整体加工而成；转子铁芯采用厚度为硅钢片叠压紧固制成，隔磁衬套采用不锈钢316制成。

上述的径向四自由度混合互补励磁磁悬浮轴承中，硅钢片叠压而成的定子铁芯采用的硅钢片的厚度为0.5mm，转子铁芯采用的硅钢片的厚度为0.5mm。

上述的径向四自由度混合互补励磁磁悬浮轴承中，所述的永磁体呈T形。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1）本实用新型相邻自由度区地相邻磁极的磁极极性相同，各相邻自由度区磁耦合最小，悬浮力解耦性能好，便于高精度控制。

2）本实用新型以永磁体磁能为基本磁能源，电励磁为辅助磁补偿磁能，所需励磁功率小，损耗少，效率高。