[实用新型]径向大承载力混合磁轴承

说明书

本实用新型涉及非机械接触磁轴承，公开一种径向大承载力混合磁轴承，包括定子和位于定子内圈的转子，定子包括左径向定子铁心、四个等距离分布于圆周边的尺寸相同的轴向铁心，右径向定子铁心和非导磁外壳。转子包括左转子铁心、轴向磁化的永磁环、右转子铁心与转轴。本实用新型由一个轴向磁化的转子永磁环提供静态偏置磁通，径向控制绕组通电产生的径向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和降低轴向长度，体积小，结构紧凑，临界转速高，悬浮力密度大。

技术领域

本实用新型涉及非机械接触磁轴承技术领域，特别涉及一种轴向绕组混合磁轴承，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径向控制绕组占用径向空间，径向磁极面积无法做到最大，且还需设置位于两侧的外壳来保护绕组，导致径向承载力小，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大承载力混合磁轴承，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轴向长度，体积小，结构紧凑，临界转速高，悬浮力密度大。

技术方案：本实用新型提供了一种径向大承载力混合磁轴承，包括定子和位于定子内圈的转子，所述定子包括从左到右依次排列的左径向定子铁心、4个等距离分布于圆周边的尺寸相同的轴向铁心、右径向定子铁心以及非导磁外壳；所述左、右径向定子铁心分别由4个隔磁铝块沿圆周均匀的分成四块；每个轴向铁心均位于左侧径向相邻的两个隔磁铝块和右侧径向相邻的两个隔磁铝块之间且其上均绕制集中式径向控制绕组；所述非导磁外壳设置在左、右径向定子铁心外侧；

所述转子包括从左到右依次排列的左转子铁心、轴向磁化的永磁环、右转子铁心以及转轴；所述左、右转子铁心分别与所述左、右径向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、右吸力盘分别与所述左、右径向定子铁心形成左、右径向气隙，所述转轴贯穿于所述左、右转子铁心以及轴向磁化的永磁环上。

进一步地，所述径向控制绕组用于径向悬浮控制，相对的径向两极绕组反向串联或并联。

进一步地，所述左、右径向定子铁心、轴向铁心以及左、右转子铁心均由导磁材料制成。

进一步地，所述轴向磁化的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、本实用新型径向大承载力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轴向长度，体积小，结构紧凑，临界转速高，悬浮力密度大。

2、本实用新型定子中采用4个轴向铁心，四个轴向铁心生成直流式混合磁轴承。

附图说明

图1为本实用新型径向大承载力混合磁轴承结构示意图；

图2为本实用新型径向大承载力混合磁轴承悬浮磁通图；