[發(fā)明專利]能降低電流紋波的軸向主動磁懸浮軸承

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810018747.4
• 申請日: 2008-01-22
• 公開（公告）號: CN101220833A
• 公開（公告）日: 2008-07-16
• 發(fā)明（設計）人: 徐龍祥;崔東輝
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: F16C32/04
• 分類號: F16C32/04
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發(fā)明屬于電力電子技術領域，應用于主動磁懸浮軸承系統(tǒng)。

背景技術

主動磁懸浮軸承利用可控電磁力實現(xiàn)對轉子的無接觸支承。主動磁懸浮軸承是根據(jù)電磁鐵原理產(chǎn)生電磁力的，即在主動磁懸浮軸承的定子磁極上繞上一定匝數(shù)的勵磁線圈，當勵磁線圈中有電流通過時就會在磁路中產(chǎn)生磁場，從而對轉子產(chǎn)生電磁吸力。主動磁懸浮軸承控制系統(tǒng)通過控制勵磁線圈中電流來控制電磁力的大小。主動磁懸浮軸承控制系統(tǒng)對勵磁線圈中電流的控制是通過功率放大器實現(xiàn)的。為了提高功率放大器的效率，目前國內外在主動磁懸浮軸承控制系統(tǒng)中主要采用開關功率放大器。在開關功率放大器中，功率器件工作在開關狀態(tài)，提高了效率，但同時不可避免的導致勵磁線圈中的控制電流有紋波。在實際應用中只要勵磁線圈在功率放大器開關頻率時有足夠的電感，電流的紋波就可以控制在系統(tǒng)允許的范圍內。勵磁線圈的電感會隨著其工作頻率變化而變化，其變化趨勢和磁芯材料密切相關。徑向主動磁懸浮軸承定子磁路和轉子磁路通常采用硅鋼片疊壓而成，磁路的渦流損耗比較小，勵磁線圈電感隨工作頻率增加減小較慢，在功率放大器開關頻率處仍有足夠的電感，因此徑向主動磁懸浮軸承勵磁線圈的電流紋波比較小；軸向主動磁懸浮軸承定子磁路和轉子磁路因為加工工藝原因通常采用整體軟磁材料加工而成，磁路渦流損耗比較大，勵磁線圈電感隨工作頻率增加迅速減小，在功率放大器開關頻率處電感偏小，導致軸向主動磁懸浮軸承勵磁線圈的電流紋波遠遠大于徑向主動磁懸浮軸承勵磁線圈中的電流紋波。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于針對背景技術中存在的問題提出一種能減小電流紋波的軸向主動磁懸浮軸承，從而降低軸向主動磁懸浮軸承的功耗。

本發(fā)明為能降低電流紋波的軸向主動磁懸浮軸承，其特征在于，軸向主動磁懸浮軸承的正磁極勵磁線圈的引出線串聯(lián)一個功率電感，負磁極勵磁線圈的引出線串聯(lián)另一個功率電感，功率電感的另一端和另一個功率電感的另一端分別連接于功率放大器的輸出端。功率電感和另一個功率電感的最大工作電流不小于軸向磁懸浮軸承勵磁線圈的最大勵磁電流；在開關功率放大器的工作頻率時，每個功率電感的電感值在2mH-3mH之間；在50HZ到開關功率放大器的工作頻率范圍內，每個功率電感的電感值變化不超過40％。

本發(fā)明的積極效果是：

本發(fā)明通過增加兩個電感可以顯著地減小軸向主動磁懸浮軸承勵磁線圈電流紋波，降低軸向主動磁懸浮軸承的功耗，不需要改變原系統(tǒng)的機械結構，不需要改變主動磁懸浮軸承的控制參數(shù)，不影響主動磁懸浮軸承的性能。

附圖說明

圖1為本發(fā)明功率電感和軸向主動磁懸浮軸承連接示意圖。

圖中：1軸向磁懸浮軸承正磁極勵磁線圈，2軸向磁懸浮軸承負磁極勵磁線圈，3軸向磁懸浮軸承正磁極勵磁線圈引線，4軸向磁懸浮軸承負磁極勵磁線圈引線，5功率電感，6功率電感，7功率放大器。

具體實施方式

圖1是本發(fā)明能降低電流紋波的軸向主動磁懸浮軸承的組成示意圖。其中功率電感5和另一個功率電感6采用高頻磁特性好的軟磁材料做磁芯，要求該功率電感最大工作電流不小于軸向磁懸浮軸承勵磁線圈的最大勵磁電流；功率電感感值在開關功率放大器開關頻率時在2mH-3mH之間；功率電感在從50HZ到開關功率放大器開關頻率范圍內電感值變化不超過40％。

功率電感既可以直接從相關廠家購買，也可以自行設計。如果自行設計，高頻磁特性好的磁芯在電子市場已經(jīng)有大量的標準型號可以購買，磁芯的型號選用、磁路的間隙的確定以及線圈匝數(shù)的確定根據(jù)電感計算公式即可得出。電感采用浸漆處理。

將繞制好的功率電感5、6和軸向磁懸浮軸承的兩個勵磁線圈1、2分別串聯(lián)在一起，然后接入原軸向磁懸浮軸承勵磁線圈對應的功率放大器7輸出即可，功率電感和軸向主動磁懸浮軸承連接方式如圖1所示。