[发明专利]一种新结构的组合式三自由度混合磁轴承

说明书

本发明涉及磁悬浮轴承制造领域，公开了一种新结构的组合式三自由度混合磁轴承，包括左、右定子和转子，左、右定子包括左、右轴向定子，左、右永磁体，左、右径向定子；左右定子分别由四个隔磁块沿圆心至圆周均匀分为四块，左右定子通过位于左右径向定子之间的四个径向控制铁心相连接；左右轴向定子的内侧分别设置有四个轴向控制铁心，同一侧的四个轴向控制铁心通过导磁环连接。转子包括左右转子与转轴，左右转子和径向定子之间存在径向气隙，与左右轴向定子之间存在左右轴向气隙。本发明左侧和右侧偏置磁通、轴向控制磁通无耦合，当轴向偏心较大时，能够正常工作，且径向控制绕组在径向铁心一侧，可产生更大的径向悬浮力，结构紧凑、机械强度高。

技术领域

本发明涉及磁悬浮轴承制造技术领域，具体涉及一种新结构的组合式三自由度混合磁轴承。

背景技术

径向-轴向三自由度混合磁轴承集成了径向两自由度和轴向单自由度悬浮功能与一体，具有无摩擦、磨损、无需润滑和密封的优点，由其支承的高速电机系统更易于实现更高转速和更大功率运行，在航空航天、涡轮分子泵、飞轮储能、密封泵、高速电主轴等领域具有广阔的应用前景。

传统的径向-轴向三自由度混合磁轴承的常采用整块永磁体提供偏置磁通，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，而轴向控制绕组绕制在轴向控制铁心内侧，轴向和径向控制磁通与相应的偏置磁通相互作用产生径向悬浮力。这些三自由度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，径向承载力小。此外，两侧轴向气隙由一个永磁体提供偏置磁通，当转子轴向偏心较大时，会导致一侧气隙磁通很大，另一侧气隙磁通极小，这种情况下，轴向悬浮困难，并且轴向控制磁通经过的磁路较长，漏磁大，效率低，功耗大。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种新结构的组合式三自由度混合磁轴承，由左右八块径向磁化的定子永磁体提供静态偏置磁通，径向控制绕组位于两个径向定子之间，左侧和右侧偏置磁通无耦合，该结构的三自由度混合磁轴承当轴向偏心较大时，能够正常工作，且径向悬浮力大。

技术方案：本发明提供了一种新结构的组合式三自由度混合磁轴承，包括定子和转子，所述定子包括左定子、右定子，所述左定子包括左轴向定子、左永磁体以及左径向定子；所述右定子包括右轴向定子、右永磁体以及右径向定子；左轴向定子、左径向定子分别被四块左隔磁块沿圆心至圆周方向分为四块且位置一一对应；所述右轴向定子、右永磁体、右径向定子分别由四块右隔磁块沿圆心至圆周方向分为四块且位置一一对应；所述左永磁体、右永磁体分别包括4块弧形永磁体，左侧的4块弧形永磁体分别与被分为4块的左轴向定子、左径向定子的位置一一对应，右侧的4块弧形永磁体分别与被分为4块的右轴向定子、右径向定子的位置一一对应；左、右定子通过位于左、右径向定子之间的四个径向控制铁心相连接，所述四个径向控制铁心与被分为四块的左径向定子和右径向定子一一对应；左、右轴向定子相对的内侧分别设置有与分别被分为四块的左、右轴向定子一一对应的四个左、右轴向控制铁心，位于同一侧的四个轴向控制铁心均通过一个导磁环连接；所述转子包括与左、右径向定子径向位置相对设置的左、右转子和贯穿于左、右转子的转轴。

进一步地，所述左、右转子与所述左、右径向定子之间形成左、右径向气隙，与左、右轴向定子之间形成左、右轴向气隙。

进一步地，左侧的4块弧形永磁体磁化方向交替设置，右侧的4块弧形永磁体磁化方向交替设置，且左、右两侧对应位置的弧形永磁体的磁化方向相反。

进一步地，四个径向控制铁心上均绕制径向控制绕组。

进一步地，四个径向控制铁心中相对的两个径向控制铁心上绕制径向控制绕组反向串联。

进一步地，所述左、右轴向控制铁心上均绕制轴向控制绕组。