[发明专利]一种轴向径向电磁型磁轴承

摘要

本发明公布了一种轴向径向电磁型磁轴承，采用各方向悬浮力磁路相隔离的方式，构造了一种可产生1个轴向悬浮力和2个径向悬浮力的集成结构；所述磁轴承包括三种绕组，分别为径向悬浮绕组、轴向悬浮绕组和偏置绕组，并且偏置绕组同时产生轴向偏置磁通和径向偏置磁通，两种磁通相互隔离且解耦，从而保证了两个径向悬浮力间、以及轴向与径向悬浮力间在结构上的自然解耦。本发明磁轴承悬浮控制简单、实施方便，悬浮精度高，无永磁体，成本低，结构紧凑，集成度高，加工装备简单，对工作环境适应性强；另外，偏置绕组采用单独励磁方式，偏置磁通调节方便，固有刚度高，临界转速高，还有利于控制器设计，且便于实现大功率运行。

主权项

1.一种轴向径向电磁型磁轴承，包括径向定子、径向转子、径向悬浮线圈、偏置线圈、偏置定子Ⅰ、轴向定子Ⅰ、轴向转子Ⅰ、轴向悬浮线圈Ⅰ、偏置定子Ⅱ、轴向定子Ⅱ、轴向转子Ⅱ、轴向悬浮线圈Ⅱ和转轴；其特征在于，所述偏置定子Ⅰ、径向定子和偏置定子Ⅱ紧密串联布置，且径向定子布置于偏置定子Ⅰ和偏置定子Ⅱ之间；偏置定子Ⅰ紧密布置在轴向定子Ⅰ内，偏置定子Ⅱ紧密布置在轴向定子Ⅱ内；所述径向转子布置在径向定子内，所述轴向转子Ⅰ布置在偏置定子Ⅰ内，所述轴向转子Ⅱ布置在偏置定子Ⅱ内；所述轴向转子Ⅰ、径向转子和轴向转子Ⅱ紧密串联布置，且径向转子布置于轴向转子Ⅰ和轴向转子Ⅱ之间；所述轴向转子Ⅰ、径向转子和轴向转子Ⅱ套在转轴上；所述径向定子由4个E型结构构成，4个E型结构均匀分布，空间上相差90°，其中2个E型结构位于水平方向，剩余2个E型结构位于竖直方向；每个E型结构的齿数为3，包括1个宽齿和2个窄齿，且所述E型结构的宽齿处于该E型结构的2个窄齿的中间；所述E型结构的宽齿与其2个窄齿间的夹角相等；所述径向转子为圆柱结构；所述偏置定子Ⅰ为凸极结构，齿数为4；所述偏置定子Ⅰ的4个齿均匀分布，空间上相差90°，其中偏置定子Ⅰ的2个齿位于水平方向，偏置定子Ⅰ的剩余2个齿位于竖直方向；所述轴向转子Ⅰ为圆柱结构；所述偏置定子Ⅱ为凸极结构，齿数为4；所述偏置定子Ⅱ的4个齿均匀分布，空间上相差90°，其中偏置定子Ⅱ的2个齿位于水平方向，偏置定子Ⅱ的剩余2个齿位于竖直方向；所述轴向转子Ⅱ为圆柱结构；所述E型结构中宽齿的齿宽与偏置定子Ⅰ、偏置定子Ⅱ的齿宽相等；处于同一空间位置的E型结构的宽齿与偏置定子Ⅰ的1个齿和偏置定子Ⅱ的1个齿共同组合成1个复合齿，共形成4个复合齿；所述轴向定子Ⅰ为轴向凸极结构，包括两个圆柱型定子齿，分别为外环形齿Ⅰ和内环形齿Ⅰ，且外环形齿Ⅰ的齿高大于内环形齿Ⅰ的齿高；所述内环形齿Ⅰ内有1个通孔Ⅰ，所述通孔Ⅰ的中心线与转轴的中心线重合；所述内环形齿Ⅰ的外径大于所述通孔Ⅰ的内径，所述通孔Ⅰ的内径大于转轴的外径；所述转轴贯穿轴向定子Ⅰ，且布置在所述通孔Ⅰ内；所述轴向定子Ⅱ为轴向凸极结构，包括两个圆柱型定子齿，分别为外环形齿Ⅱ和内环形齿Ⅱ，且外环形齿Ⅱ的齿高大于内环形齿Ⅱ的齿高；所述内环形齿Ⅱ内有1个通孔Ⅱ，所述通孔Ⅱ的中心线与转轴的中心线重合；所述内环形齿Ⅱ的外径大于所述通孔Ⅱ的内径，所述通孔Ⅱ的内径大于转轴的外径；所述转轴贯穿轴向定子Ⅱ，且布置在所述通孔Ⅱ内；每个所述窄齿上绕有1个径向悬浮线圈，共8个；在水平方向位置处，2个所述E型结构中4个窄齿上的4个径向悬浮线圈串联，构成1个水平径向悬浮绕组；在竖直方向位置处，2个所述E型结构中4个窄齿上的4个径向悬浮线圈串联，构成1个竖直径向悬浮绕组；每个所述复合齿上绕有1个偏置线圈，共4个；4个所述偏置线圈串联，构成1个偏置绕组；所述轴向定子Ⅰ的内环形齿Ⅰ上绕有1个轴向悬浮线圈Ⅰ，共1个；所述轴向定子Ⅱ的内环形齿Ⅱ上绕有1个轴向悬浮线圈Ⅱ，共1个；所述轴向悬浮线圈Ⅰ和轴向悬浮线圈Ⅱ反向串联，构成1个轴向悬浮绕组。