[發明專利]一種恒流源偏置外轉子軸向磁軸承

有效

• 申請號: 201210247525.6
• 申請日: 2012-07-18
• 公開（公告）號: CN102788085A
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發明（設計）人: 張維煜;朱熀秋
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: F16C32/04
• 分類號: F16C32/04
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明涉及一種非機械接觸磁懸浮軸承，特指恒流源偏置外轉子軸向磁軸承，可作為外轉子電機、外轉子軸流風機、外轉子離心風機等系統中旋轉部件的無接觸懸浮支承。

背景技術

磁懸浮軸承（磁軸承）是利用磁場力將轉子懸浮于空間,?使其與定子沒有機械接觸的一種新型支承軸承，具有無摩擦、無磨損、無需潤滑和密封，高速度、高精度及壽命長等優點。磁軸承按照磁力提供方式，可分為被動磁軸承、主動磁軸承和永磁偏置混合磁軸承。恒流源偏置磁軸承是結合主動磁軸承的磁場可控與永磁偏置混合磁軸承功耗低的優點，提出的一種低成本、低功耗且高可控性的新型磁軸承。它由一個獨立可調的恒流源提供偏置磁場，取代了主動磁軸承中的偏置磁場需要經過功率放大器產生及永磁偏置混合磁軸承中的偏置磁場由永磁體產生的方式，而它的控制線圈的供電方式和永磁偏置磁軸承相同，即每個自由度經過一個雙極性功率放大器來提供控制電流，從而產生控制磁場。

目前，關于恒流源偏置磁軸承的相關結構只涉及徑向結構的磁軸承，且均為內轉子磁軸承。而軸向磁軸承對轉子軸向定位能否準確和穩定地進行控制，直接影響到對轉子的徑向位置準確控制，因此研究恒流源偏置軸向磁軸承有重要意義。且內轉子磁軸承與外轉子磁軸承在不同的領域發揮著自己獨特的優勢，在一些具有特殊要求的場合，內轉子磁軸承不能滿足要求：如用于支承具有全密封、無泄漏、無污染等特點的新型外轉子工業泵；支承具有空間小、設計緊湊且具有最佳冷卻效果等特點的外轉子電機；支承具有安裝深度小，噪音低，運行效率高等特點的外轉子軸流風機；支承具有卓越的空氣動力效率、尤其在空氣處理裝置、清潔室系統、排油煙機、空調、汽車和軌道技術中，具有顯著節省空間等特點的外轉子離心風機等等。

中國專利公開號為CN101311571、名稱為“恒流源偏置磁懸浮軸承”所提出的磁軸承為內轉子徑向磁軸承，定子磁極上同時套裝偏置線圈和控制線圈，所有偏置線圈都串聯在一起，每個自由度上的控制線圈用串聯或者并聯的連線方式連接在一起，此結構的磁軸承一個自由度采用兩個功率放大器（一個獨立的功率放大器使偏置線圈通過恒定的電流提供偏置磁通，一個獨立的功率放大器使控制線圈通過恒定的電流提供控制磁通），因此功耗高，且功率放大器成本較大。

發明內容

本發明的目的是為克服現有技術的不足，彌補恒流源偏置外轉子軸向磁軸承的空白，提出一種恒流源偏置外轉子軸向磁軸承，降低磁軸承的成本、減少了磁軸承的功耗。

本發明為實現上述目的采用的技術方案是：包括同軸的轉子和定子鐵心，轉子內套有定子鐵心，轉子在軸向上與定子鐵心兩端面之間均留有軸向氣隙；定子鐵心具有沿軸心圓周方向均布的、且向轉子內側壁處延伸的四個相同的定子鐵心磁極，四個定子鐵心磁極在徑向上與轉子之間均留有徑向氣隙，四個定子鐵心磁極上各繞制相同的一個恒流源偏置線圈；四個恒流源偏置線圈串聯后與一個提供偏置電流的恒流源相接；在定子鐵心和轉子之間的空腔內還設有兩個沿軸心對稱的軸向控制線圈，兩個軸向控制線圈串聯后與一個提供控制電流的功率放大器相接。

本發明與現有技術相比的有益效果在于：

1、目前的恒流源偏置磁軸承是控制一個自由度需要兩個獨立的功率放大器，一個用來使偏置線圈通過恒定的電流提供偏置磁通，一個獨立的功率放大器使控制線圈通過恒定的電流提供控制磁通，本發明只用一個功率放大器使控制線圈通過恒定的電流提供控制磁通，偏置線圈則直接通過恒流源提供偏置電流即可完全完成驅動單自由度磁軸承，因而大大減小了功率放大電路的體積和成本，顯著降低了功率放大器的功耗，簡化了驅動控制方法，提高了磁軸承的工作性能。

2、區別于現有的恒流源偏置內轉子徑向磁軸承的結構形式，本發明提出的一種恒流源偏置外轉子軸向磁軸承，采用了新的機械結構和磁路結構，擴大了恒流源偏置磁軸承的應用領域。

附圖說明

????圖1為本發明恒流源偏置外轉子軸向磁軸承的軸向截面、線圈的接線以及磁通回路示意圖；

圖2為圖1中的A-A剖視圖；

圖3為圖1中轉子1結構的主視圖；

圖4為圖3中經大圓環體11、圓盤12和小圓環體13的B-B階梯剖視圖；