[发明专利]具有通量增强的磁性径向轴承

说明书

一种磁性轴承(20)具有：转子(22)，所述转子(22)被支撑用于绕轴线(502)旋转；以及定子(24)，所述定子(24)从第一端(30)延伸到第二端(32)。所述定子具有：周向外绕组(50)；周向内绕组(52)；在所述内绕组与所述外绕组之间的径向间距(54)；多个层叠体齿部(84A、84B、86A、86B)；以及分别环绕所述多个齿部中的相应的相关联齿部的多个径向绕组(34A、34B、36A、36B)。多个磁通量路径分别与所述多个径向绕组相关联，并且：径向穿过所述相关联的绕组；轴向穿过所述径向间距；从所述径向间距径向穿过到所述转子；并且沿所述转子轴向穿过。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年4月1日提交的且标题为“Magnetic Radial Bearing withFlux Boost”的美国专利申请号62/480,409的权益，如同详细阐述一样，所述美国专利申请的公开内容以引用方式整体并入本文中。

背景技术

本公开涉及磁性轴承。更特别地，本公开涉及用于涡轮机中的电磁轴承。

在主动磁性轴承中存在发展良好的技术。2011年7月7日公布的美国专利申请公布2011/0163622A1(US ‘622)公开了提供径向和轴向支撑的电磁轴承。对于轴向支撑，定子具有由轴向护铁在外径(OD)处接合的一对相反轴向磁极。轴向线圈周向地缠绕在护铁的内侧并形成通过轴向磁极和护铁的通量路径，其中轴向磁极之间的内侧间隙通过由间隙内的转子层叠堆形成的致动器目标来跨越。

一般来说，在轴向线圈的径向内侧，US ‘622定子包括由层叠堆形成的径向致动器磁极组件。此层叠堆具有完整环状外环部分和多个径向向内的突出部，所述多个径向向内的突出部中的每一者由相关联的径向控制线圈缠绕。一对永磁环在径向致动器磁极组件的相反轴向端处与其相邻，并夹在径向致动器磁极组件与轴向磁极之间。

一般来说，在相对侧处形成一对径向通量回路，所述一对径向通量回路从US ‘622致动器目标径向前进通过径向磁极组件，轴向向外转向通过永磁体，并且然后径向向内转向通过相关联的轴向磁极，轴向向内转回以进入致动器目标的端，并且然后径向向外转回。因此，一对具有相反符号的径向通量被轴向通量回路环绕。

另一个四径向磁极径向轴承配置涉及径向且周向而非轴向地穿过的通量路径。在这个配置中，可以在若干条件之间进行切换。一个组涉及带有通过一对相反磁极的中心直径支路和周向穿过围绕另一对的相应磁极的护铁的两个周向支路的通量路径。两对因此形成两种可能的此类路径，其中每个路径有两个可能的方向。另外，另一个组涉及第一通量路径支路，所述第一通量路径支路径向穿过一个磁极，周向转向以穿过护铁到达两个相邻磁极中的一个磁极，并且然后径向向回返回通过该相邻磁极以在轴中与第一支路会合。

2016年2月15日提交的且标题为“Magnetic Bearing”并在2016年9月1日公布为WO/2016/137775(WO ‘775公布)的PCT/US2016/017943公开了利用永磁体偏置和电磁体偏置的磁性径向/推力轴承，如同详细阐述一样，所述PCT公布的公开内容以引用方式整体并入本文中。

2016年8月31日提交的且标题为“Magnetic Thrust Bearing”的美国专利申请号62/381,746公开了组合永磁体偏置和电磁体偏置的磁性推力轴承，如同详细阐述一样，所述美国专利申请的公开内容以引用方式整体并入本文中。

发明内容

本公开的一个方面涉及一种磁性轴承，所述磁性轴承包括：转子，所述转子被支撑用于绕轴线旋转；以及定子，所述定子从第一端延伸到第二端。所述定子包括：周向外绕组；周向内绕组；在所述内绕组与所述外绕组之间的径向间距；多个层叠体齿部；以及分别环绕所述多个齿部中的相应的相关联齿部的多个径向绕组。多个磁通量路径分别与所述多个径向绕组相关联，并且：径向穿过所述相关联的绕组；轴向穿过所述径向间距；从所述径向间距径向穿过到所述转子；并且沿所述转子轴向穿过。