[发明专利]一种非对称永磁偏置轴向磁轴承

摘要

本发明涉及一种非对称永磁偏置轴向磁轴承，由定子铁心、带有推力盘的转子铁心、永磁体和激磁线圈组成。双E型定子铁心组成了磁轴承Z正负方向上的4个定子磁极，Z正和Z负方向各两个定子磁极。Z正方向和Z负方向的两个定子磁极之间是两个磁动势不同的环形永磁体，可以在提供偏置磁密的时候，同时产生轴向两个方向不同的静态承载力。本发明利用Z正和Z负方向采用不同磁动势的非对称环形永磁体在产生偏置磁场的同时，产生轴向两个方向不同的静态承载力，从而大大减小静态偏置电流；利用双E型的定子铁心的径向空间放置激励线圈，既节省了轴向空间，又避免了产生不必要的径向力，且具有性能可靠、利于控制，损耗小的优点。

主权项

一种非对称永磁偏置轴向磁轴承，包括4个定子铁心(1)、转子铁心(2)、第一永磁体(3)、激磁线圈(4)和第二永磁体(5)，其特征在于：所述4个定子铁心(1)组成磁轴承上下两端4个磁极，其中每2个定子铁心(1)组成了磁轴承一端的2个定子磁极；第一永磁体(3)位于由定子铁心(1)构成的Z正方向上的2个定子磁极之间，第二永磁体(5)位于由定子铁心(1)构成的Z负方向上的2个定子磁极之间；定子铁心(1)内部为转子铁心(2)，转子铁心带有推力盘(2‑1)；定子铁心(1)构成的磁极内表面，第一永磁体(3)和第二永磁体(5)内表面均分别与推力盘(2‑1)上下两个外表面均留有间隙，形成Z正方向空气气隙(6)和Z负方向空气气隙(7)；激磁线圈(4)位于定子铁心(2)最外端与推力盘(2‑1)之间形成的径向空间里；永磁磁路分为第一永磁体产生的永磁磁路和第二永磁体产生的永磁磁路两部分，第一永磁体产生的永磁磁路为：一部分磁通从第一永磁体的N极出发，通过定子铁心构成的Z正方向的两个磁极、Z正方向磁极对应的气隙、第一永磁体对应的气隙回到第一永磁体的S极，形成磁悬浮轴承的第一偏置子磁路闭合回路；另一部分磁通从第一永磁体的N极出发，通过定子铁心，Z负方向的两个磁极、Z负方向磁极对应的气隙、推力盘，第一永磁体对应的气隙回到第一永磁体的S极，形成磁悬浮轴承的第二偏置子磁路闭合回路；第二永磁体产生的永磁磁路为：一部分磁通从第二永磁体的N极出发，通过定子铁心构成的Z负方向的两个磁极、Z负方向磁极对应的气隙、第二永磁体对应的气隙回到第二永磁体的S极，形成磁悬浮轴承的第三子偏置磁路闭合回路；另一部分磁通从第二永磁体的N极出发，通过定子铁心，Z正方向的两个磁极、Z正方向磁极对应的气隙、推力盘，第二永磁体对应的气隙回到第二永磁体的S极，形成磁悬浮轴承的第四偏置子磁路闭合回路；以Z轴正方向激磁线圈电流产生的磁通为例，其路径为：磁通的通过定子铁心构成的Z正方向的两个磁极，Z正方向磁极对应的气隙，推力盘，Z负方向磁极对应的气隙，定子铁心构成的Z负方向的两个磁极，最后汇合于定子铁心，形成控制磁通闭合回路；定子铁心(1)采用双E型结构，永磁体没有贯穿定子铁心，保证了电励磁磁路不通过永磁体内部而从定子铁心通过，从而减小了电励磁磁路的磁阻，降低了励磁电流；非对称永磁偏置轴向磁轴承技术解决方案为第一永磁体(3)和第二永磁体(5)的形状大小相同，但材料不同，采用不同的稀土永磁材料或铁氧体永磁材料制成或者第一永磁体(3)和第二永磁体(5)的材料是相同的，但大小形状不同的两个永磁体，采用稀土永磁材料或铁氧体永磁材料制成；第二永磁体(5)沿Z负方向的充磁长度为第一永磁体(3)沿Z正方向的充磁长度的0.5～0.8倍，具体值由实际所需的静态承载力来决定，当所需要的静态承载力越大时，则取值越小。