[发明专利]一种大承载力高动态响应轴向洛伦兹力磁轴承

摘要

本发明公开了一种大承载力高动态响应轴向洛伦兹力磁轴承由转子系统和定子系统两部分组成，转子系统主要包括：外安装套、外导磁环、外磁钢、外隔磁环、外顺磁环、转盘、内安装套、内导磁环、内磁钢、内隔磁环和内顺磁环；定子系统主要包括：定子骨架、铝基板、恒流线圈、控制线圈和环氧树脂胶。本发明采用多层隐式磁钢结构，利用四层恒流线圈和一层控制线圈产生的安培力提供悬浮支承力，在消除显式磁钢方案中的气隙边缘效应和因磁钢拼接引起的磁密波动的同时，大幅提高了轴承承载力。此外，将恒流线圈与控制线圈分离，减少控制线圈的电感，提高了磁轴承的高频动态响应能力。

主权项

1.一种大承载力高动态响应轴向洛伦兹力磁轴承，主要包括转子系统和定子系统，其特征在于，转子系统主要包括：外安装套(1)、外导磁环(2)、外上磁钢(3A)、外中上磁钢(3B)、外中磁钢(3C)、外中下磁钢(3D)、外下磁钢(3E)、外上隔磁环(4A)、外中上隔磁环(4B)、外中下隔磁环(4C)、外下隔磁环(4D)、外上顺磁环(5A)、外中上顺磁环(5B)、外中顺磁环(5C)、外中下顺磁环(5D)、外下顺磁环(5E)、外磁钢锁母(6)、转盘(7)、外组件锁母(8)、内安装套(9)、内导磁环(10)、内上磁钢(11A)、内中上磁钢(11B)、内中磁钢(11C)、内中下磁钢(11D)、内下磁钢(11E)、内上隔磁环(12A)、内中上隔磁环(12B)、内中下隔磁环(12C)、内下隔磁环(12D)、内上顺磁环(13A)、内中上顺磁环(13B)、内中顺磁环(13C)、内中下顺磁环(13D)、内下顺磁环(13E)、内磁钢锁母(14)和内组件锁母(15)；定子系统主要包括：定子骨架(16)、铝基板(17)、上恒流线圈(18A)、中上恒流线圈(18B)、中下恒流线圈(18C)、下恒流线圈(18D)、控制线圈(19)和环氧树脂胶(20)；外安装套(1)位于外导磁环(2)、外上磁钢(3A)、外中上磁钢(3B)、外中磁钢(3C)、外中下磁钢(3D)、外下磁钢(3E)、外上隔磁环(4A)、外中上隔磁环(4B)、外中下隔磁环(4C)、外下隔磁环(4D)、外上顺磁环(5A)、外中上顺磁环(5B)、外中顺磁环(5C)、外中下顺磁环(5D)、外下顺磁环(5E)和外磁钢锁母(6)的径向外侧，外导磁环(2)位于外安装套(1)的径向内侧，外上磁钢(3A)、外中上磁钢(3B)、外中磁钢(3C)、外中下磁钢(3D)、外下磁钢(3E)、外上隔磁环(4A)、外中上隔磁环(4B)、外中下隔磁环(4C)和外下隔磁环(4D)均位于外导磁环(2)的径向内侧，从上至下依次为，外上磁钢(3A)、外上隔磁环(4A)、外中上磁钢(3B)、外中上隔磁环(4B)、外中磁钢(3C)、外中下隔磁环(4C)、外中下磁钢(3D)、外下隔磁环(4D)和外下磁钢(3E)，外上顺磁环(5A)、外中上顺磁环(5B)、外中顺磁环(5C)、外中下顺磁环(5D)和外下顺磁环(5E)分别位于外上磁钢(3A)、外中上磁钢(3B)、外中磁钢(3C)、外中下磁钢(3D)和外下磁钢(3E)的径向内侧，外磁钢锁母(6)位于外导磁环(2)、外下磁钢(3E)和外下顺磁环(5E)的轴向下方，外导磁环(2)、外上磁钢(3A)、外中上磁钢(3B)、外中磁钢(3C)、外中下磁钢(3D)、外下磁钢(3E)、外上隔磁环(4A)、外中上隔磁环(4B)、外中下隔磁环(4C)、外下隔磁环(4D)、外上顺磁环(5A)、外中上顺磁环(5B)、外中顺磁环(5C)、外中下顺磁环(5D)和外下顺磁环(5E)通过外磁钢锁母(6)与外安装套(1)之间的螺纹配合固定安装在外安装套(1)上，外安装套(1)、外导磁环(2)、外上磁钢(3A)、外中上磁钢(3B)、外中磁钢(3C)、外中下磁钢(3D)、外下磁钢(3E)、外上隔磁环(4A)、外中上隔磁环(4B)、外中下隔磁环(4C)、外下隔磁环(4D)、外上顺磁环(5A)、外中上顺磁环(5B)、外中顺磁环(5C)、外中下顺磁环(5D)、外下顺磁环(5E)和外磁钢锁母(6)位于转盘(7)的环形槽外壁径向内侧，并通过转盘(7)和外组件锁母(8)之间的螺纹配合固定安装在转盘(7)上，内安装套(9)位于内导磁环(10)、内上磁钢(11A)、内中上磁钢(11B)、内中磁钢(11C)、内中下磁钢(11D)、内下磁钢(11E)、内上隔磁环(12A)、内中上隔磁环(12B)、内中下隔磁环(12C)、内下隔磁环(12D)、内上顺磁环(13A)、内中上顺磁环(13B)、内中顺磁环(13C)、内中下顺磁环(13D)、内下顺磁环(13E)和内磁钢锁母(14)的径向内侧，内导磁环(10)位于内安装套(9)的径向外侧，内上磁钢(11A)、内中上磁钢(11B)、内中磁钢(11C)、内中下磁钢(11D)、内下磁钢(11E)、内上隔磁环(12A)、内中上隔磁环(12B)、内中下隔磁环(12C)和内下隔磁环(12D)均位于内导磁环(10)的径向外侧，从上至下依次为，内上磁钢(11A)、内上隔磁环(12A)、内中上磁钢(11B)、内中上隔磁环(12B)、内中磁钢(11C)、内中下隔磁环(12C)、内中下磁钢(11D)、内下隔磁环(12D)和内下磁钢(11E)，内上顺磁环(13A)、内中上顺磁环(13B)、内中顺磁环(13C)、内中下顺磁环(13D)和内下顺磁环(13E)分别位于内上磁钢(11A)、内中上磁钢(11B)、内中磁钢(11C)、内中下磁钢(11D)和内下磁钢(11E)的径向外侧，内磁钢锁母(14)位于内导磁环(10)、内下磁钢(11E)和内下顺磁环(13E)的轴向下方，内导磁环(10)、内上磁钢(11A)、内中上磁钢(11B)、内中磁钢(11C)、内中下磁钢(11D)、内下磁钢(11E)、内上隔磁环(12A)、内中上隔磁环(12B)、内中下隔磁环(12C)、内下隔磁环(12D)、内上顺磁环(13A)、内中上顺磁环(13B)、内中顺磁环(13C)、内中下顺磁环(13D)和内下顺磁环(13E)通过内磁钢锁母(14)与内安装套(9)之间的螺纹配合固定安装在内安装套(9)上，内安装套(9)、内导磁环(10)、内上磁钢(11A)、内中上磁钢(11B)、内中磁钢(11C)、内中下磁钢(11D)、内下磁钢(11E)、内上隔磁环(12A)、内中上隔磁环(12B)、内中下隔磁环(12C)、内下隔磁环(12D)、内上顺磁环(13A)、内中上顺磁环(13B)、内中顺磁环(13C)、内中下顺磁环(13D)、内下顺磁环(13E)和内磁钢锁母(14)位于转盘(7)环形槽内壁径向外侧，并通过转盘(7)和内组件锁母(15)之间的螺纹配合固定安装在转盘(7)上，定子骨架(16)位于外安装套(1)、外上隔磁环(4A)、外中上隔磁环(4B)、外中下隔磁环(4C)、外下隔磁环(4D)、外上顺磁环(5A)、外中上顺磁环(5B)、外中顺磁环(5C)、外中下顺磁环(5D)、外下顺磁环(5E)、外磁钢锁母(6)和外组件锁母(8)的径向内侧，铝基板(17)位于定子骨架(16)的径向外侧下方，并通过定子骨架(16)与铝基板(17)间的螺纹配合固定安装在定子骨架(16)上，上恒流线圈(18A)、中上恒流线圈(18B)、中下恒流线圈(18C)、下恒流线圈(18D)和控制线圈(19)分别绕制在定子骨架(16)径向外侧的凹槽内，从上至下依次为，上恒流线圈(18A)、中上恒流线圈(18B)、控制线圈(19)、中下恒流线圈(18C)和下恒流线圈(18D)，并通过环氧树脂胶(20)固化安装在定子骨架(16)上，外安装套(1)、外上隔磁环(4A)、外中上隔磁环(4B)、外中下隔磁环(4C)、外下隔磁环(4D)、外上顺磁环(5A)、外中上顺磁环(5B)、外中顺磁环(5C)、外中下顺磁环(5D)、外下顺磁环(5E)、外磁钢锁母(6)和外组件锁母(8)的径向内壁与内安装套(9)、内上隔磁环(12A)、内中上隔磁环(12B)、内中下隔磁环(12C)、内下隔磁环(12D)、内上顺磁环(13A)、内中上顺磁环(13B)、内中顺磁环(13C)、内中下顺磁环(13D)、内下顺磁环(13E)、内磁钢锁母(14)和内组件锁母(15)的径向外壁之间形成空气气隙(21)。