[发明专利]四极内外双转子混合磁轴承

说明书

本发明涉及非机械接触磁轴承领域，本发明公开一种四极内外双转子混合磁轴承，包括定子、外转子和内转子，定子包括左、右径向定子铁芯、定子永磁环和两个隔磁铝环；左、右径向定子铁芯被隔磁铝环分为左外、内侧径向定子铁芯、右外、内侧径向定子铁芯四块；每个径向定子铁芯上均布4个极，均为X方向与Y方向上的2个极，其上均绕制径向控制绕组。外转子包括外转子铁芯，内转子包括内转子铁芯，内外转子铁芯和径向定子铁芯位置相对，且径向定子铁芯与外转子铁芯形成外气隙，与内转子铁芯形成内气隙。本发明由定子永磁环提供静态偏置磁通，径向定子上的控制绕组通电产生的控制磁通调节相应的气隙磁通；由一个定子实现了内外双转子稳定悬浮。

技术领域

本发明涉及非机械接触磁轴承技术领域，特指一种四极内外双转子混合磁轴承，可作为飞轮系统、机床电主轴、离心机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都是采用单定子、单转子结构，难以满足一些特殊应用领域需求。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种四极内外双转子混合磁轴承结构，该结构的混合磁轴承内外径向定子绕制两组控制绕组，由一个定子分别控制内外双转子稳定悬浮，同时具有轴向长度短，结构紧凑、功耗低、悬浮力密度大的优点。

技术方案：本发明提供了一种四极内外双转子混合磁轴承，包括定子、内转子和外转子，所述定子包括左径向定子铁芯 、右径向定子铁芯 、定子永磁环和左、右隔磁铝环；所述左径向定子铁芯 、右径向定子铁芯 分别被左、右隔磁铝环分为左外侧径向定子铁芯 、左内侧径向定子铁芯 和右外侧径向定子铁芯 、右内侧径向定子铁芯 ；所述定子永磁环连接左径向定子铁芯 和右径向定子铁芯 ；在左外侧径向定子铁芯 、左内侧径向定子铁芯 、右外侧径向定子铁芯 、右内侧径向定子铁芯 上均间隔设置4个极，其分为X方向的两个极和Y方向的两个极，且每个极上绕制径向控制绕组；所述外转子包括外转子铁芯 ，所述内转子包括内转子铁芯 ，所述外转子铁芯 、内转子铁芯 与左径向定子铁芯 、右径向定子铁芯位置相对。

进一步地，所述内转子铁芯 沿径向剖面为“H”形结构，其两侧外圆周分别与左内侧径向定子铁芯 和右内侧径向定子铁芯 位置相对；所述外转子铁芯 的两侧内圆周与所述左外侧径向定子铁芯 和右外侧径向定子铁芯 位置相对。

进一步地，所述左外侧径向定子铁芯 上的X方向径向控制绕组绕向相同，其Y方向径向控制绕组绕向相同；所述右外侧径向定子铁芯 上的X方向径向控制绕组绕向相同，Y方向径向控制绕组绕向相同，且左外侧径向定子铁芯 和右外侧径向定子铁芯 同方向径向控制绕组绕向相反，同方向的两侧径向控制绕组相互串联，用于控制外转子径向两自由度；所述左内侧径向定子铁芯 上的X方向径向控制绕组绕向相同，其Y方向径向控制绕组绕向相同；所述右内侧径向定子铁芯 上的X方向径向控制绕组绕向相同，其Y方向径向控制绕组绕向相同，且左内侧径向定子铁芯 和右内侧径向定子铁芯 同方向径向控制绕组绕向相反，同方向的两侧径向控制绕组相互串联，用于控制内转子径向两自由度。

进一步地，所述外转子铁芯 与左外侧径向定子铁芯 、右外侧径向定子铁芯 之间形成外气隙，所述内转子铁芯 与左内侧径向定子铁芯 、右内侧径向定子铁芯 之间形成内气隙。