[实用新型]径向无绕组混合磁轴承

说明书

本实用新型涉及非机械接触磁轴承领域，公开一种径向无绕组混合磁悬浮轴承，包括定子和位于定子内圈的转子。所述定子是由从左到右依次排列的左侧外导磁环、四个左侧弧形铁心、左侧定子铁心、定子永磁环、右侧定子铁心、与左侧弧形铁心个数相同且位置对应的右侧弧形铁心和右侧外导磁环组成的整体；所述转子包括左转子铁心、转子永磁环、右转子铁心与转轴。本实用新型由定子永磁环和转子永磁环共同作用提供静态偏置磁通，控制绕组通电产生的控制磁通调节相应的偏置磁通；该结构的混合磁轴承径向磁极无绕组，磁极面积可以设计到最大，有效增大了径向承载力，结构紧凑，装配方便。

技术领域

本实用新型涉及非机械接触磁轴承领域，特指一种径向无绕组混合磁轴承，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，磁轴承按照控制电流类型分为交流式与直流式。交流式磁轴承采用三相逆变器驱动的三极磁轴承，减小了功率放大器体积和磁轴承的成本，但是三极结构在空间上不对称，并且要求三相逆变器三相电流和为零，使悬浮力在径向两自由度的最大悬浮力不等；此外，三极交流式磁轴承悬浮力与电流、位移之间的非线性严重，径向两个自由度存在耦合。直流式磁轴承一般为八极或者四极结构，该结构的磁轴承径向二自由度需要四路单极性或两路双极性直流功率，性能优越。

现有的四极混合磁轴承结构共性都是径向定子磁极绕制控制绕组产生径向控制磁通，径向控制磁通经过径向工作气隙，与相应的偏置磁通相互作用产生径向悬浮力。该结构的混合磁轴承轴径向控制绕组占用径向空间，径向磁极面积无法做到最大，径向承载力小，轴向长度较长、临界转速低。

实用新型内容

实用新型目的：针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种径向无绕组混合磁轴承，径向磁极无绕组，磁极面积可以设计到最大，有效增大了径向承载力和降低制造和装配难度，结构紧凑，悬浮力密度大。

技术方案：本实用新型提供了一种径向无绕组混合磁轴承，包括定子和位于定子内圈的转子，所述定子是由从左到右依次排列的左侧外导磁环、四个等距离分布于圆周边的尺寸相同的左侧弧形铁心、左侧定子铁心、定子永磁环、右侧定子铁心、与所述左侧弧形铁心对称设置的右侧弧形铁心以及右侧外导磁环组成的整体；所述左、右侧定子铁心分别由四个相同的隔磁铝块沿圆周均匀的分成四块；所述定子永磁环与左、右侧定子铁心外径均相同；左、右侧外导磁环分别通过左、右侧弧形铁心与左、右侧定子铁心相连；左、右侧弧形铁心分别位于左、右侧径向相邻的两个隔磁铝块之间且其上均绕制集中式控制绕组；

所述转子包括从左到右依次排列的左转子铁心、转子永磁环、右转子铁心与转轴；所述左、右转子铁心分别与左、右侧定子铁心位置相对且等宽的转子铁心部分分别设有凸出的左、右吸力盘，所述左、右吸力盘分别与左、右侧定子铁心形成左、右径向气隙，所述转轴贯穿于左、右转子铁心与转子永磁环上。

进一步地，所述控制绕组用于悬浮控制，左侧和右侧相对的两极绕组分别反向串联或并联，控制径向四自由度；左侧和右侧相对的两极绕组分别反向串联或并联后，左侧和右侧同位置的绕组再同向串联或并联，控制径向两自由度。

进一步地，左、右侧定子铁心、四个左侧弧形铁心、四个右侧弧形铁心，左、右侧外导磁环、左、右转子铁心均由导磁材料制成。

进一步地，所述定子永磁环和转子永磁环为稀土永磁材料制成。

进一步地，所述左吸力盘、右吸力盘与左、右径向定子铁心轴向长度相等。

有益效果：

1、本实用新型径向无绕组混合磁轴承磁极面积可以设计到最大，有效增大了径向承载力和降低制造和装配难度，结构紧凑，悬浮力密度大。

2、本实用新型定子中采用四个左、右侧弧形铁心，其为四极直流式混合磁轴承。