[发明专利]一种永磁偏置三自由度电磁轴承装置

说明书

技术领域

本发明涉及轴承技术领域，具体涉及一种永磁偏置三自由度电磁轴承装置。

背景技术

传统的主动控制电磁轴承系统一般采用两个径向电磁轴承和一个轴向电磁轴承来控制转轴的5个自由度，使高速转子稳定悬浮。如果将径向磁轴承和轴向磁轴承集成为一个轴承，那么5自由度主动磁轴承系统中的磁轴承可从三个减为两个，去掉了一个独立的轴向磁轴承，使整个系统结构和控制得到简化，减小了系统尺寸和轴向长度，从而提高转子的临界转速、改善动态性能。目前，锥形主动磁轴承可以同时实现轴向和径向的悬浮，但是这种磁轴承是异极性结构，涡流损耗大，需要一个线圈同时为轴向和径向提供偏置磁通和控制磁通，而且转子位置低磁悬浮力有很强的非线性影响，使机械加工和控制要求非常复杂、轴向负载能力受到限制。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供一种永磁偏置三自由度电磁轴承装置，能很好解决转子位置低磁悬浮力有很强的非线性影响，使机械加工和控制要求非常复杂、轴向负载能力受到限制的问题。

考虑到现有技术的上述问题，根据本发明的一个方面，为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种永磁偏置三自由度电磁轴承装置，包括转子、定子、外部磁极铁芯、轴向控制线圈和径向控制线圈，所述转子的圆周方向上设置有定子，所述转子与定子之间存在径向气隙，所述定子上设置有径向控制线圈，所述定子的圆周方向上设置有永磁环体；所述外部磁极铁芯包括一个环状腔体，该环状腔体的内侧为一个环形开口，所述永磁环体、定子和径向控制线圈都通过该环形开口而位于该环状腔体内，所述转子的一部分伸入所述环形开口，所述转子与所述环形开口之间存在轴向气隙，所述轴向控制线圈位于所述外部磁极铁芯的环状腔体内。

为了更好地实现本发明，进一步的技术方案是：

根据本发明的一个实施例，所述轴向控制线圈紧贴所述外部磁极铁芯的环状腔体的内壁。

根据本发明的一个实施例，还包括径向位置传感器，所述径向位置传感器位于所述外部磁极铁芯上。

根据本发明的一个实施例，还包括信号放大器，所述信号放大器与所述径向位置传感器连接。

根据本发明的一个实施例，还包括滤波器，所述滤波器与所述信号放大器连接。

根据本发明的一个实施例，还包括控制器，所述控制器与所述滤波器连接。

根据本发明的一个实施例，还包括功率放大器，所述功率放大器分别与所述控制器和定子连接。

本发明还可以是：

根据本发明的一个实施例，所述转子用于安装在转轴上后，所述转轴的一端设置有轴向位置传感器，所述轴向位置传感器与所述信号放大器连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果之一是：

本发明的永磁偏置三自由度电磁轴承装置，采用一个永磁环体为磁轴承的径向气隙和轴向气隙提供偏置磁通，可以在平衡位置附近实现径向和轴向磁悬浮负载的独立控制，非常适用于飞轮储能、空调压缩机、涡轮分子泵等高速应用场合。实验系统验证了这种磁轴承的工作机理和优良的解耦特性。

附图说明

为了更清楚的说明本申请文件实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术的描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是对本申请文件中一些实施例的参考，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的情况下，还可以根据这些附图得到其它的附图。

图1示出了根据本发明一个实施例的磁偏置三自由度电磁轴承的结构示意图。

图2示出了根据本发明另一个实施例的磁偏置三自由度电磁轴承的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1