[實用新型]一種永磁偏磁軸向混合磁軸承

有效

• 申請號: 201220451864.1
• 申請日: 2012-09-06
• 公開（公告）號: CN202883726U
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 周超;朱熀秋;魏杰;張維煜
• 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

本實用新型涉及一種非機械接觸磁軸承，特指一種永磁偏磁軸向混合磁軸承，適用于五自由度磁軸承系統、無軸承電機軸向定位和高速飛輪儲能系統等機械設備中旋轉部件的軸向無接觸懸浮支承。?

背景技術

自二十世紀七十年代磁軸承技術迅速發展以來，由于混合型磁懸浮軸承的偏磁磁場由永磁材料產生，電磁線圈只產生控制磁場，具有功耗低、體積小的優點，從而成為研究熱點。徑向混合磁軸承的技術已經趨于成熟，而單自由度軸向混合磁軸承的技術還不多見，特別是機械結構及磁路結構設計等方面設計還不太合理，普遍存在軸向混合磁軸承體積大、穩定性差的缺點。為了從結構上減小磁軸承軸向和徑向尺寸，減小磁軸承的體積、降低功率損耗，提高吸力盤的剛度，提高磁軸承的穩定性，擴大磁軸承的應用領域，就必須采用新的機械結構和磁路結構。?

中國專利公開號CN101038011、名稱為“三自由度交流混合磁軸承”，將徑向兩自由度和軸向單自由度結合起來，具有集成度高，體積小等優點，但其缺陷是：徑向力和軸向力之間存在耦合，增加了控制系統的難度。中國專利公開號CN101025198、名稱為“一種永磁偏磁軸向混合磁軸承”是一種軸向單自由度磁懸浮軸承，僅采用一個徑向充磁的園環形永磁體，轉子質量小，結構簡單，軸向控制繞組位于徑向定子兩側，增加了磁軸承的軸向長度，降低了懸浮轉子的臨界轉速。?

發明內容

本實用新型的目的是為克服現有技術的不足，提供了一種具有新的機械結構和磁路結構的永磁偏磁軸向混合磁軸承，結構合理緊湊、體積小、重量輕、功耗低、穩定性好和效率高，同時加工制造簡單，便于裝配，易于實現。?

本實用新型采用的技術方案是：包括轉軸以及套裝在轉軸上的吸力盤和定子盤，其特征是：有兩個結構相同且相對于吸力盤軸向對稱布置的定子盤，兩個定子盤與吸力盤的外徑相等，在每個定子盤的盤面上均沿徑向由外向內具有一個外圓環形線圈槽、兩個圓環形隔磁環槽、一個圓環形永磁體槽、一個內圓環形線圈槽，所述兩個圓環形隔磁環槽分別位于所述圓環形永磁體槽的徑向兩側；每個定子盤的盤面上的槽槽口均朝向吸力盤；在每個內、外圓環形線圈槽內均設有控制線圈，在每個圓環形隔磁環槽內均嵌插有隔磁環，在每個圓環形永磁體槽內均壓入有圓環形永磁體，每個圓環形永磁體均徑向充磁；同一個定子盤上的兩控制線圈并聯；兩個定子盤上的相應的控制線圈、隔磁環、永磁體各自相對于吸力盤在軸向上對稱；沿軸向上，每個定子盤外徑處與吸力盤之間均具有軸向主氣隙，每個定子盤內徑處與吸力盤之間均具有軸向副氣隙；每個圓環形永磁體與吸力盤之間均具有軸向氣隙，沿徑向上，每個定子盤內徑處與轉軸之間均具有徑向氣隙。?

本實用新型與現有技術相比的有益效果是：?

1、與傳統磁軸承由電磁鐵產生靜態偏磁磁場相比，本實用新型的靜態偏磁磁場由永磁材料產生，能縮小磁軸承體積，降低功率放大器功耗，減輕磁軸承的重量，提高磁軸承承載能力。

2、本實用新型不占用徑向和軸向長度，提高了懸浮轉子的臨界轉速，增加了混合型磁懸浮軸承的應用范圍。?

3、與傳統磁軸承將永磁體裝在轉子上，不易裝配且轉子剛度低相比，本實用新型將圓環形永磁體嵌入在定子盤中間，保證了吸力盤的剛度，提供的偏磁磁場上下對稱、左右相等，當吸力盤處于中間位置時，在偏磁磁場的作用下可以實現穩定的懸浮。?

4、與傳統磁軸承只能單一地在主氣隙施加主動控制相比，本實用新型采用的兩套電磁控制線圈產生的控制磁場上下對稱，主副氣隙都可以施加主動控制，當轉子偏移時，不容易產生偏心磁拉力。?

5、本實用新型在圓環形永磁體兩側加入了隔磁環，在結構和磁路上均不存在耦合，簡化了控制系統，提高了混合磁軸承的穩定性。?

附圖說明

圖1為本實用新型永磁偏磁軸向混合磁軸承結構的軸向截面圖及磁通回路示意圖。?

圖2為圖1中第一定子盤1不含有線圈41、42結構的徑向截面縮小示意圖。?

圖3為圖1中第二定子盤2不含有線圈43、44結構的徑向截面縮小示意圖。?

圖4為圖1中第二定子盤2含有線圈43、44結構的徑向截面縮小示意圖。?