[实用新型]径向混合式磁悬浮轴承组件及具有其的电机

说明书

本实用新型提供了一种径向混合式磁悬浮轴承组件及具有其的电机。外定子铁芯的第一端内设置有永磁体；第一径向竖直定子组件设置于外定子铁芯的第二端内；第一径向水平定子组件设置于外定子铁芯内并位于永磁体和第一径向竖直定子组件之间；转子组件包括转轴，第一径向竖直定子组件和第一径向水平定子组件用于产生独立的控制磁场，控制磁场用于控制偏置磁场以控制转轴沿预设方向移动。这样设置能够避免径向混合式磁悬浮轴承组件内部发生耦合有效地提高了该径向混合式磁悬浮轴承组件的稳定性和可靠性。

技术领域

本实用新型涉及磁悬浮轴承技术领域，具体而言，涉及一种径向混合式磁悬浮轴承组件及具有其的电机。

背景技术

磁悬浮轴承具有无接触、无磨损、高转速、高精度、不需要润滑和密封等一系列优良品质，是集电磁学、电子技术、控制工程、信号处理、机械学一体的高新技术产物。

磁力轴承分为主动式、被动式、混合式三种类型，主动式磁力轴承刚度大，可以精密控制，但产生单位承载力所需体积和功耗较大。被动式磁力轴承利用磁性材料之间的吸力或斥力实现转子的悬浮，刚度和阻尼都比较低。混合式磁力轴承运用永磁体提供偏置磁场取代主动式磁轴承中电磁铁产生的静态偏置磁场，减少控制绕组的安匝数，缩小轴承体积，提高轴承承载能力等。混合式磁力轴承对体积和功耗有严格要求的领域有着不可替代的优势，磁力轴承又主要应用于高速、超高速场合。因此，磁悬浮系统的集成化、微型化和提高控制系统的稳定性与可靠性将是重点研究方向。

磁悬浮轴承系统要实现对转子的无接触支撑，需要对其空间的五个自由度进行控制。传统的磁悬浮结构，采用永磁偏置前径向轴承、永磁偏置后径向轴承控制转轴径向四自由度的悬浮控制，永磁偏置轴向轴承控制转轴轴向自由度的悬浮控制，两组永磁偏置径向电磁轴承和一组永磁偏置轴向轴承实现转子空间的五自由度悬浮，通过永磁体产生偏置磁场，通过辅助定子磁极、转轴、径向定子磁极形成闭合回路，构成永磁偏置磁场，在径向定子磁极与转轴主气隙中形成偏置磁通，径向水平与竖直控制绕组通入控制电流产生控制磁场，经过定子铁芯内部与转轴形成控制磁场调节径向定子磁极与转轴主气隙间的偏置磁通，实现径向两自由度的悬浮控制。其中，永磁体产生偏置磁场，通过左、右两端的定子铁芯、推力盘构成闭合回路，形成偏置磁场，在左、右定子铁芯与推力盘气隙中形成偏置磁通，控制绕组通入控制电流形成控制磁场，通过定子铁芯、推力盘形成闭合回路，构成控制磁路，调节左、右两端定子铁芯与推力盘中的偏置磁通，实现转轴轴向悬浮控制。每一组径向磁悬浮轴承控制转子径向两个自由度，轴向磁悬浮轴承控制转子轴向的平动自由度。该磁悬浮系统结构存在以下缺点：

径向磁悬浮轴承同时进行径向水平与竖直同时控制时，径向两自由度控制磁场相互耦合，控制逻辑复杂，径向两自由度控制绕组单一，当单一某一绕组出现故障时，对应径向自由度的控制将失效，高速旋转的转轴将造成严重安全危害，悬浮系统稳定性与可靠性低。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种径向混合式磁悬浮轴承组件及具有其的电机，以解决现有技术中转子轴向长度大的问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种径向混合式磁悬浮轴承组件，包括：外定子铁芯，外定子铁芯的第一端内设置有永磁体；第一径向竖直定子组件，第一径向竖直定子组件设置于外定子铁芯的第二端内；第一径向水平定子组件，第一径向水平定子组件设置于外定子铁芯内并位于永磁体和第一径向竖直定子组件之间；隔磁部，隔磁部设置于第一径向水平定子组件和外定子铁芯之间；转子组件，转子组件设置于外定子铁芯内，转子组件包括转轴；其中，第一径向竖直定子组件和第一径向水平定子组件用于产生独立的控制磁场，永磁体、第一径向竖直定子组件、以及第一径向水平定子组件产生偏置磁场，控制磁场用于控制偏置磁场以控制转轴沿预设方向移动。

进一步地，第一径向竖直定子组件包括：第一径向竖直定子，第一径向竖直定子为环形结构，第一径向竖直定子设置于外定子铁芯的第二端内并位于永磁体的一侧，第一径向竖直定子的内圆上设置有第一定子齿；径向竖直绕组，径向竖直绕组绕设于第一定子齿上。