[发明专利]一种轴向球面纯电磁磁轴承

摘要

一种轴向球面纯电磁磁轴承主要由定子系统和转轴两部分组成，定子系统主要包括上定子铁心、下定子铁心、激磁线圈。本发明采用上、下球面磁轴承，使转轴所受电磁力始终经过球心，当转轴球心与质心重合时，电磁力相对转轴产生的扭矩为零，从而消除了径向扭动对轴向平动的干扰。此外，上、下定子铁心采用极靴结构，使磁场具有较好的线性分布，上、下定子铁心的激磁线圈采用双线圈结构，且两线圈匝数不同，匝数少的线圈电流可控，匝数多的线圈电流不变，与单线圈结构相比提高了电流响应速率，可控电流采用差动形式，进一步提高了磁轴承的控制精度。

主权项

一种轴向球面纯电磁磁轴承，主要由定子系统和转轴两部分组成，其特征在于，定子系统主要包括：上定子铁芯(1‑1)、下定子铁芯(1‑2)、上轴向上端激磁线圈(2‑1)、上轴向下端激磁线圈(3‑1)、下轴向下端激磁线圈(2‑2)和下轴向上端激磁线圈(3‑2)；其中上定子铁芯(1‑1)包括球面左磁极、球面中磁极和球面右磁极，上定子铁芯(1‑1)球面左磁极左侧边缘与上定子铁芯(1‑1)球面右磁极右侧边缘形成的夹角为85°，上定子铁芯(1‑1)球面左磁极左侧边缘与上定子铁芯(1‑1)球面左磁极左侧圆弧边缘切线所成夹角为45°，上定子铁芯(1‑1)球面左磁极右侧边缘与上定子铁芯(1‑1)球面左磁极右侧圆弧边缘切线所成夹角为110°，上定子铁芯(1‑1)球面中磁极左侧边缘与上定子铁芯(1‑1)球面中磁极左侧圆弧边缘切线所成夹角为77°，上定子铁芯(1‑1)球面中磁极右侧边缘与上定子铁芯(1‑1)球面中磁极右侧圆弧边缘切线所成夹角为77°，上定子铁芯(1‑1)球面右磁极左侧边缘与上定子铁芯(1‑1)球面右磁极左侧圆弧边缘切线所成夹角为110°，上定子铁芯(1‑1)球面右磁极右侧边缘与上定子铁芯(1‑1)球面右磁极右侧圆弧边缘切线所成夹角为45°；下定子铁芯(1‑2)包括球面左磁极、球面中磁极和球面右磁极，下定子铁芯(1‑2)球面左磁极左侧边缘与下定子铁芯(1‑2)球面右磁极右侧边缘形成的夹角为85°，下定子铁芯(1‑2)球面左磁极左侧边缘与下定子铁芯(1‑2)球面左磁极左侧圆弧边缘切线所成夹角为45°，下定子铁芯(1‑2)球面左磁极右侧边缘与下定子铁芯(1‑2)球面左磁极右侧圆弧边缘切线所成夹角为110°，下定子铁芯(1‑2)球面中磁极左侧边缘与下定子铁芯(1‑2)球面中磁极左侧圆弧边缘切线所成夹角为77°，下定子铁芯(1‑2)球面中磁极右侧边缘与下定子铁芯(1‑2)球面中磁极右侧圆弧边缘切线所成夹角为77°，下定子铁芯(1‑2)球面右磁极左侧边缘与下定子铁芯(1‑2)球面右磁极左侧圆弧边缘切线所成夹角为110°，下定子铁芯(1‑2)球面右磁极右侧边缘与下定子铁芯(1‑2)球面右磁极右侧圆弧边缘切线所成夹角为45°，上定子铁芯(1‑1)球面中磁极的径向内侧从上到下依次绕制上轴向上端激磁线圈(2‑1)和上轴向下端激磁线圈(3‑1)，上定子铁芯(1‑1)、上轴向上端激磁线圈(2‑1)和上轴向下端激磁线圈(3‑1)共同构成上球面定子，下定子铁芯(1‑2)球面中磁极的径向内侧上从下到上依次绕制有下轴向下端激磁线圈(2‑2)和下轴向上端激磁线圈(3‑2)，下定子铁芯(1‑2)、下轴向下端激磁线圈(2‑2)和下轴向上端激磁线圈(3‑2)共同构成下球面定子；转轴(4)位于上定子铁芯(1‑1)和下定子铁芯(1‑2)之间，转轴(4)上球面与上定子铁芯(1‑1)球面间留有一定的球壳间隙，形成上轴向球壳气隙(5)，转轴(4)下球面与下定子铁芯(1‑2)球面间留有一定的球壳间隙，形成下轴向球壳气隙(6)。