[发明专利]一种混合式径向永磁偏置磁轴承

说明书

本发明公开了一种混合式径向永磁偏置磁轴承，包括定子铁心、转子、转轴、永磁体和电磁控制线圈；定子铁心包括八个电磁控制磁极和两个永磁偏置磁极；永磁体粘贴在两个永磁偏置磁极极靴位置；每个电磁控制磁极设置电磁控制线圈，每组的两个电磁控制线圈串联连接。本发明属于异极性、带有永磁偏置的混合式磁悬浮轴承，采用传统八极电机的定子铁心作为轴承主体结构，在上侧附加两极永磁偏置磁极，永磁偏置磁极提供永磁偏置力，可提高轴承的静态承载力，减小损耗，提高定子铁心磁路利用率与轴承最大承载力，从而减小磁轴承体积，适用于高速电机、飞轮系统、离心机等高速旋转系统的无接触支撑。

技术领域

本发明属于电气和机械传动设备领域，更具体的说，是涉及一种混合式径向永磁偏置磁轴承。

背景技术

磁悬浮轴承是利用磁场力作为支撑力将转子悬浮于空间的新型轴承，具有无接触、无润滑以及无磨损等特点，可用真空技术、净室及无菌车间等高速、真空、超净等特殊环境。

由于传统主动式磁轴承存在承载力较小，且在运行时需要有较大的偏置电流来保持转子悬浮的缺点，利用永磁材料的固有磁力特性，在主动式磁轴承中添加永磁体来降低电磁铁的偏置电流。由于永磁体磁场强，磁性能更好，使用永磁体代替电磁体可减少磁轴承体积。但传统混合式磁轴承多采用异极性主动式轴承与同极性永磁轴承结合，磁路设计复杂。此时结构复杂性的提高反而增加了系统体积。

发明内容

本发明的目的是为解决单独使用主动式径向主动磁轴承时存在的功耗大、磁路利用率低等问题以及传统混合式磁轴承存在的体积大、结构复杂等问题，提出一种异极性混合式磁轴承改进结构，即一种混合式径向永磁偏置磁轴承，采用传统八极电机的定子铁心作为轴承主体结构，在上侧附加两极永磁偏置磁极，永磁偏置磁极提供永磁偏置力，可提高轴承的静态承载力，减小损耗，提高定子铁心磁路利用率与轴承最大承载力，从而减小磁轴承体积；采用此结构可简化加工工艺、降低制造成本，且提高磁轴承的工作性能。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明混合式径向永磁偏置磁轴承，包括定子铁心、转子、转轴、永磁体和电磁控制线圈；所述转轴、转子和定子铁心沿同轴线自内而外依次设置，且所述转子和转轴之间固定设置，所述转子和定子铁心之间留有气隙；

所述定子铁心内圆开设有八个径向凸出的电磁控制磁极，分为上下左右四组，每组均包含有两个电磁控制磁极，八个电磁控制磁极关于Y轴方向直径线左右对称，八个电磁控制磁极关于X轴方向直径线上下对称；在上部电磁控制磁极与左右电磁控制磁极之间均设置有永磁偏置磁极，两个永磁偏置磁极关于Y轴方向直径线左右对称；

所述永磁体分别粘贴在两个永磁偏置磁极极靴位置；每个所述电磁控制磁极均设置有电磁控制线圈，每组电磁控制磁极上的两个电磁控制线圈串联连接，且八个电磁控制线圈的绕线方向关于Y轴方向直径线左右对称，关于X轴方向直径线上下对称。

八个所述电磁控制磁极的宽度和长度完全相同，上部两个电磁控制磁极与Y轴方向直径线之间的夹角小于左侧两个电磁控制磁极与X轴方向直径线之间的夹角，上部两个电磁控制磁极与Y轴方向直径线之间的夹角小于右侧两个电磁控制磁极与X轴方向直径线之间的夹角；所述永磁偏置磁极宽度小于电磁控制磁极宽度，所述永磁偏置磁极长度与电磁控制磁极长度相同。

所述永磁体为瓦片结构，所述永磁体与永磁偏置磁极接触处弧度贴合，所述永磁体宽度大于永磁偏置磁极宽度，与电磁控制磁极的极靴厚度相同；所述永磁体与定子铁心轴向长度相等且轴向边缘相互平齐；所述永磁体充磁角度关于Y轴方向直径线左右对称，均为径向充磁，且充磁方向径向相反，左侧永磁体S极朝向转子，右侧永磁体N极朝向转子。

与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：