[发明专利]外绕组控制的四极双定子混合磁轴承

说明书

本发明涉及非机械接触磁轴承技术领域，公开一种外绕组控制的四极双定子混合磁轴承，包括定子和转子。定子是由从左到右依次排列的左侧导磁桥、左侧绕组铁心、左侧内外定子铁心、内外永磁体、右侧内外定子铁心、右侧绕组铁心、右侧导磁桥。所述左侧和右侧内外定子铁心分别被四个隔磁块分为四个定子铁心，左侧和右侧相对位置的两个内外定子铁心通过绕组铁心与扇形导磁桥连接，在绕组铁心上绕制控制绕组；转子包括转子铁心，其剖面为双“H”形圆环结构，定子、转子铁心位置相对。本发明混合磁轴承控制绕组位于定子铁心外侧，有效增大了绕组空间和径向承载力，此外还可以在转子外侧和内侧同时产生悬浮力，进一步增大了径向承载力与悬浮力密度大。

技术领域

本发明涉及非机械接触磁轴承技术领域，具体涉及一种外绕组控制的四极双定子混合磁轴承，可作为飞轮系统等高速传动部件的无接触悬浮支承。

背景技术

磁轴承是利用定子和转子之间的电磁力将转子悬浮于空间，使定、转子之间没有机械接触的一种新型高性能轴承。目前，磁轴承按照磁力提供的方式分为以下三种：（1）主动磁轴承，由偏置电流产生偏置磁场，控制电流产生的控制磁通与偏置磁通相互叠加，从而产生可控的悬浮力，该种磁轴承体积、重量和功耗都比较大；（2）被动磁轴承，悬浮力完全由永磁体提供，所需的控制器简单，悬浮功耗小，但是刚度和阻尼都较小，一般运用于仅在一个方向上支撑物体或者是减轻作用在传统轴承上的负荷；（3）混合磁轴承，是采用永磁材料替代主动磁轴承中的电磁铁来产生偏置磁场，控制电流仅提供平衡负载或干扰的控制磁通，大大降低了磁轴承的功率损耗，缩小了磁轴承的体积，减轻其重量，并提高了承载能力。

现有的混合磁轴承结构共性都是单定子、单转子结构，绕组绕制在径向磁极上，只在转子一面上产生悬浮力，且绕组和铁心共用径向空间，悬浮力密度不高。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种外绕组控制的四极双定子混合磁轴承，磁极和绕组不在同一空间，且在转子内外两侧都产生悬浮力，有效增大了径向承载力与悬浮力密度大。

技术方案：本发明提供了一种外绕组控制的四极双定子混合磁轴承，包括定子和转子，所述定子包括从左到右依次排列的4个扇形的左侧导磁桥、4个呈圆环形排列的弧形左侧外绕组铁心、4个呈圆环形排列的弧形左侧内绕组铁心、左侧外定子铁心、左侧内定子铁心、内永磁体、外永磁体、右侧外定子铁心、右侧内定子铁心、4个呈圆环形排列的弧形右侧外绕组铁心、4个呈圆环形排列的弧形右侧内绕组铁心和4个扇形的右侧导磁桥；所述左侧外定子铁心、左侧内定子铁心、右侧外定子铁心、右侧内定子铁心分别被4个隔磁块沿圆心至圆周方向均匀分为4块控制铁心且位置一一对应；每个绕组铁心分别位于其对应的定子铁心的两两隔磁块之间，4个扇形的左侧导磁桥与4个扇形的右侧导磁桥分别与被分为4块的各定子铁心位置一一对应；各所述左侧导磁桥分别通过对应的左侧外绕组铁心、左侧内绕组铁心与所述左侧外定子铁心、左侧内定子铁心相连；各所述右侧导磁桥分别通过对应的右侧外绕组铁心、右侧内绕组铁心与右侧外定子铁心、右侧内定子铁心相连；所述转子包括转子铁心，其位于左侧外定子铁心、右侧外定子铁心和左侧内定子铁心、右侧内定子铁心之间。

进一步地，所述转子铁心剖面为双“H”形，其与左侧外定子铁心、左侧内定子铁心、右侧外定子铁心、右侧内定子铁心位置相对，且分别与左、右侧外定子铁心，左、右侧内定子铁心之间形成外、内气隙。

进一步地，在各所述左侧外绕组铁心、左侧内绕组铁心、右侧外绕组铁心、右侧内绕组铁心上均绕制控制绕组。