[发明专利]一种无位置传感器径向磁悬浮轴承

说明书

本发明涉及一种无位置传感器径向磁悬浮轴承，包含有定子铁心，电磁控制线圈，激励线圈，检测线圈，转子，转轴，四个电磁控制磁极对和四个位置检测磁极。其中，转子与转轴放置在定子铁心形成的空腔内，转子套接在转轴上，与定子铁心之间存在气隙，轴向长度与定子铁心相等且平齐；四个电磁控制磁极对沿径向均匀排布在定子铁心上，在每个电磁控制磁极对之间固定有一个位置检测磁极，每个电磁控制磁极的宽度比电磁控制磁极宽度窄；在位置检测磁极与定子铁心轭部之间设置有隔磁桥，隔磁桥呈瓦片状，与位置检测磁极和定子铁心轭部贴合；所述的激励线圈和所述的检测线圈缠绕在隔磁桥外侧的位置检测磁极上。

技术领域

本发明提出了一种无位置传感器径向磁悬浮轴承，属于电气和机械传动设备领域。此结构属于异极性、不需要额外安装位置传感器的径向磁悬浮轴承，可用于高速电机，飞轮系统，离心机等高速旋转系统的无接触支撑。

背景技术

磁悬浮轴承是利用磁场力作为支撑力将转子悬浮于空间的新型轴承，具有无接触、不需润滑以及无磨损等特点，可用于高速电机、人工心脏泵等高速、超净等特殊环境。

由于磁悬浮轴承是通过调整电磁力将转子稳定在平衡位置，因此需要实时监测磁悬浮轴承转子的位置。传统的磁悬浮轴承通过额外附加位置传感器如光电传感器、电感式传感器、电涡流传感器等装置来获取转子的位置信息。这些位置检测传感器需要占用磁悬浮轴承的轴向空间，且需要额外附加安装装置，因此存在体积大、工作环境要求高等缺点，额外增加的轴向长度严重影响了磁悬浮轴承功率密度的提高。

现提出一种无位置传感器径向磁悬浮轴承，使用完全对称分布的八极定子铁心作为轴承主体结构，通过附加位置检测磁极，可以省去额外的位置检测传感器及其安装装置，大大减小磁悬浮轴承的轴向长度，消除传感器安装存在的误差。采用此结构可简化加工工艺、降低制造成本，大大提高磁悬浮轴承工作的稳定性能，提高其功率密度和临界转速。

发明内容

本发明的目的是为解决磁悬浮轴承附加位置传感器使用时存在的轴向空间占用、体积大、功率密度低以及额外安装机构的复杂、成本高，可靠性低等问题。本发明提出一种异极性无位置传感器磁悬浮轴承改进结构，该结构通过附加位置检测磁极实现磁悬浮轴承转子位置的检测，简化了磁悬浮轴承的加工工艺，降低了制造成本，优化了磁轴承的工作性能。技术方案如下：

一种无位置传感器径向磁悬浮轴承，包含有定子铁心1，电磁控制线圈5，激励线圈6，检测线圈7，转子2，转轴3，四个电磁控制磁极对11和四个位置检测磁极12，其中，

转子2与转轴3放置在定子铁心1形成的空腔内，转子2套接在转轴3上，与定子铁心1之间存在气隙4，轴向长度与定子铁心1相等且平齐。

四个电磁控制磁极对11对沿径向均匀排布在定子铁心1上，在每个电磁控制磁极对11之间固定有一个位置检测磁极12，位置检测磁极12的宽度比电磁控制磁极宽度窄；在位置检测磁极12与定子铁心1轭部之间设置有隔磁桥8，隔磁桥8呈瓦片状，与位置检测磁极12和定子铁心1轭部贴合；所述的激励线圈6和所述的检测线圈7缠绕在隔磁桥8外侧的位置检测磁极12上。

激励线圈6中通以恒定频率和幅值的高频交变电流，其在空间产生的交变磁场会在检测线圈7上感应出高频交流电压，且高频交流电压的大小与位置检测磁极12与转子2之间气隙大小4有关；对检测线圈7上电压进行采集，得到转子2实际位置对应的电压大小。