[實用新型]一種低功耗軸向混合磁軸承

有效

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• 申請日: 2014-09-01
• 公開（公告）號: CN204186801U
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發(fā)明（設計）人: 劉賢興;董今越;杜懌
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇大學
• 主分類號: F16C32/04
• 分類號: F16C32/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領域

本實用新型涉及一種無機械接觸磁軸承，特指一種新型低功耗軸向混合磁軸承，適用于高速飛輪儲能、高速電主軸、無軸承電機等高速傳動領域的軸向無接觸懸浮支承。

背景技術(shù)

磁懸浮軸承(磁軸承)是一種利用電磁力實現(xiàn)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)無機械接觸穩(wěn)定懸浮運行的軸承。相對于傳統(tǒng)機械軸承，磁軸承具有無摩擦、無磨損、高速度、噪音小及壽命長等優(yōu)點。由于定轉(zhuǎn)子之間沒有機械接觸，磁軸承的轉(zhuǎn)子可達到很高的轉(zhuǎn)速，所以在高速飛輪儲能、高速電主軸、無軸承電機等高速傳動領域具有廣泛的應用前景。

按照勵磁方式的不同，磁軸承可以分為主動磁軸承、被動磁軸承和混合磁軸承(永磁偏置混合磁軸承)。由于混合磁軸承使用永磁體產(chǎn)生的磁場作為靜態(tài)偏置磁場，不僅使得電磁鐵的安匝數(shù)減少，大大降低了功率放大器的功耗，而且還縮小了磁軸承的體積，減輕了其重量。

目前國內(nèi)外研究的永磁偏置軸向磁軸承在結(jié)構(gòu)形式上大致可分為三種：一種是將永磁體置于轉(zhuǎn)子中，但其安裝難度增大，限制了其高速運行；第二種磁軸承將懸浮轉(zhuǎn)子(一般是吸力盤)置于定子的兩側(cè)，軸向長度增加，臨界轉(zhuǎn)速低；第三種磁軸承中軸向控制磁通穿過永磁體，但對永磁體呈明顯的去磁作用，漏磁較大，在高速、高效的應用場合受到限制。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種新型低功耗軸向混合磁軸承。該磁軸承具有功耗低、體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、控制方便、易于實現(xiàn)等優(yōu)點。

本實用新型的技術(shù)解決方案是：

一種低功耗軸向混合磁軸承，包括定子組件和轉(zhuǎn)子組件；

所述定子組件包括兩個定子盤、一個永磁環(huán)、兩個隔磁環(huán)、兩套控制線圈繞組；

所述定子盤一側(cè)軸向截面為“F”型，所述定子盤分為第一定子盤、第二定子盤，所述第一定子盤具有第一外側(cè)軸向定子齒、第一內(nèi)側(cè)軸向定子齒、第一徑向定子齒，所述第二定子盤具有第二外側(cè)軸向定子齒、第二內(nèi)側(cè)軸向定子齒、第二徑向定子齒；所述永磁環(huán)分別與所述第一外側(cè)軸向定子齒和所述第二外側(cè)軸向定子齒的端面貼裝在一起；所述隔磁環(huán)分為第一隔磁環(huán)、第二隔磁環(huán)，所述第一隔磁環(huán)、所述第二隔磁環(huán)分別貼裝在由所述永磁環(huán)、第一外側(cè)軸向定子齒、第二外側(cè)軸向定子齒組合成整體的內(nèi)外兩側(cè)；所述控制線圈繞組分為第一控制線圈繞組、第二控制線圈繞組，所述控制線圈繞組分別繞制于由所述第一內(nèi)側(cè)軸向定子齒、第二內(nèi)側(cè)軸向定子齒、第一徑向定子齒、第二徑向定子齒、吸力盤組成的環(huán)形凹槽內(nèi)，用以產(chǎn)生控制磁通；

所述轉(zhuǎn)子組件包括吸力盤和轉(zhuǎn)軸，所述吸力盤為圓盤形狀，置于所述第一內(nèi)側(cè)軸向定子齒和第二內(nèi)側(cè)軸向定子齒之間，圓盤中心套裝在轉(zhuǎn)軸上；

所述第一內(nèi)側(cè)軸向定子齒、第二內(nèi)側(cè)軸向定子齒與所述吸力盤之間形成軸向氣隙；所述第一徑向定子齒、第二徑向定子齒與所述吸力盤之間形成徑向氣隙；所述永磁環(huán)、定子盤、軸向氣隙、吸力盤構(gòu)成完整的軸、徑向靜態(tài)偏置磁通回路，所述吸力盤將軸、徑向偏置磁路中間相連；所述定子盤、軸向氣隙、徑向氣隙、吸力盤構(gòu)成完整的控制磁通回路。

進一步，所述永磁環(huán)是圓環(huán)形的且軸向充磁，由稀土材料釹鐵硼構(gòu)成。

進一步，所述第一隔磁環(huán)、所述第二隔磁環(huán)大小相同，且為非導磁材料。

進一步，所述第一隔磁環(huán)、所述第二隔磁環(huán)均由鋁、環(huán)氧樹脂材料構(gòu)成。

進一步，所述第一定子盤、所述第二定子盤外表面是圓盤形狀，均由電工鋼制成，結(jié)構(gòu)相同。

進一步，所述第一控制線圈繞組、第二控制線圈繞組可以串聯(lián)連接，也可以分為兩個獨立繞組分別控制。

本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有的優(yōu)點是：

有效降低了永磁體不可逆退磁的可能性，并方便主動懸浮的控制；利用永磁磁場代替電磁鐵產(chǎn)生的磁場來作為靜態(tài)偏置磁場，減少了電磁鐵安匝數(shù)，縮小磁軸承體積，降低功率放大器功耗，提高磁軸承承載能力；將永磁體置于轉(zhuǎn)子中，不僅安裝難度大，而且使得轉(zhuǎn)子的剛度降低，并減小了轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速。本實用新型將永磁體嵌入在定子圓盤中，提高了轉(zhuǎn)子的剛度與臨界轉(zhuǎn)速，并且有效地避免了控制磁通對永磁體的去磁；由于隔磁環(huán)的使用，大大地降低了永磁體的漏磁，提高了混合磁軸承的穩(wěn)定性；結(jié)構(gòu)簡單、控制方便且易于實現(xiàn)。

附圖說明

圖1為新型低功耗軸向混合磁軸承的軸向截面與磁通回路示意圖。

圖2為新型低功耗軸向混合磁軸承定子盤的徑向截面俯視示意圖。