[发明专利]一种E型结构电磁型径向磁轴承

说明书

本发明公布了一种E型结构电磁型径向磁轴承，其定子由四个E型结构和四个隔磁板组成，且E型结构与隔磁板交替布置，转子为圆柱结构；每个E型结构的齿数为3，包括1个宽齿和2个窄齿，且宽齿处于2个窄齿的中间；每个E型结构的宽齿与其2个窄齿间的夹角相等；每个隔磁板与相邻的两个窄齿紧密布置，并构成一个组合齿；每个组合齿上绕有1个偏置线圈，每个宽齿上绕有1个径向悬浮线圈；偏置绕组用于产生偏置磁通，径向悬浮绕组用于控制悬浮力的大小和方向。本发明两个径向悬浮力结构上自然解耦，控制简单，且悬浮精度高；偏置磁通调节方便，径向承载力大，固有刚度大；另外由于无永磁体，制造装配简单，成本低，且对工作环境适应性强。

技术领域

本发明涉及一种E型结构电磁型径向磁轴承，属于磁悬浮轴承领域。

背景技术

磁悬浮轴承具有无摩擦、无磨损、无需密封润滑、高速度、精度高、寿命长及维护成本低等优良特性，可有效解决高速电机的轴承支撑问题。根据悬浮力是否可主动控制，磁轴承通常可分为被动型和主动型两种类型。主动型磁轴承可通过控制定、转子间电磁力以实现转轴的悬浮，在高速电机领域应用广泛。根据偏置磁场建立方式，主动型磁轴承可分为电磁型与混合型。电磁型磁轴承的偏置、控制磁通均由电磁铁产生，二者可利用同一线圈或两个独立线圈产生，具有承载能力大、刚度可调和控制灵活等特点，在高温等恶劣环境适应性强。

发明内容

本发明为了克服现有技术的不足，提出一种E型结构电磁型径向磁轴承。所述磁轴承的定子由四个E型结构和四个隔磁板组成，每个E型结构间的磁路相互隔离，故两个径向悬浮力结构上自然解耦；该磁轴承包括两种绕组类型，一种为偏置绕组，用于产生偏置磁通；另一种为径向悬浮绕组，用于控制悬浮力的大小和方向；所述磁轴承具有控制简单、悬浮精度高和适合高速运行等优点，还因为无永磁体，成本较低。

为了解决上述问题，本发明采用的技术方案为：一种E型结构电磁型径向磁轴承，包括定子、转子、偏置线圈和径向悬浮线圈；

所述定子由4个E型结构和4个隔磁板组成，且4个E型结构和4个隔磁板交替布置；4个E型结构均匀分布，空间上相差90°，其中2个E型结构位于水平方向，剩余2个E型结构位于竖直方向；每个E型结构的齿数为3，包括1个宽齿和2个窄齿，且所述宽齿处于2个窄齿的中间；所述E型结构的宽齿与其2个窄齿间的夹角相等；每个所述隔磁板与相邻的两个窄齿紧密布置，并构成一个组合齿，共4个；

所述转子为圆柱结构，且布置于所述定子内；

每个所述组合齿上绕有1个偏置线圈，共4个；4个所述偏置线圈串联形成1个偏置绕组；

每个所述宽齿上绕有1个径向悬浮线圈，共4个，其中两个径向悬浮线圈位于水平方向，剩余两个径向悬浮线圈位于竖直方向；位于水平方向的两个径向悬浮线圈反向串联，构成1个水平方向径向悬浮绕组；位于竖直方向的两个径向悬浮线圈反向串联，构成1个竖直方向径向悬浮绕组。

偏置绕组采用恒导通激励方式，通过施加直流励磁，产生一个恒定的偏置磁通。两个径向悬浮绕组分别采用双极性变换器驱动，合理控制两个径向悬浮绕组电流的大小和方向，以产生任意大小和方向的径向悬浮力，进而实现转子的稳定悬浮。

本发明的有益效果：本发明提出了一种E型结构电磁型径向磁轴承，采用本发明的技术方案，能够达到如下技术效果：

（1）无需永磁体，制造装配简单，成本低，且对工作环境适应性强；

（2）偏置绕组提供偏置磁通，偏置磁通调节方便，径向承载力大，固有刚度大，适合大功率应用场合；

（3）两个径向悬浮力结构上自然解耦，控制简单，且悬浮精度高，在高速电机领域具有独特优势。

附图说明

图1是本发明E型结构电磁型径向磁轴承的三维结构示意图。