[發明專利]磁路解耦的永磁偏置主動與被動混合型軸徑向磁懸浮軸承

有效

• 申請號: 201510271297.X
• 申請日: 2015-05-25
• 公開（公告）號: CN104832538B
• 公開（公告）日: 2017-03-22
• 發明（設計）人: 宋立偉;李書培
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: F16C32/04
• 分類號: F16C32/04
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所23109
• 代理人: 岳昕

技術領域

本發明屬于磁軸承技術領域。

背景技術

磁懸浮軸承是利用磁場力將轉子懸浮于空間，使轉子和定子之間沒有任何機械接觸的一種新型高性能軸承，具有無摩擦、無損耗、無污染、低能耗、低噪聲以及壽命長等優點，特別適用高速、真空、超凈等特殊環境。可廣泛用于機械加工、渦輪機械、航空航天、石油石化、真空技術、能源、轉子動力學特性辨識與測試等領域。

傳統的磁懸浮軸承主要是基于電磁鐵的工作原理,利用定轉子之間的電磁吸引力使轉子懸浮起來的，為此需要在定子控制線圈中通入較大的電流，從而軸承消耗的電功率大，線圈的發熱嚴重；混合磁軸承是在主動磁軸承、被動磁軸承以及其它一些輔助支承和穩定結構基礎上形成的一種組合式磁軸承系統，它利用永久磁鐵產生的磁場代替電磁鐵的靜態偏置磁場，不僅顯著降低了磁軸承的功耗，而且使電磁鐵的安匝數減少一半，并提高了承載能力。被動磁軸承利用永磁體之間產生的斥力使轉子懸浮于空間，具有零功耗、體積小等優點。由于被動磁軸承徑向剛度小，軸向剛度大，被動磁軸承產生的軸向力會導致系統軸向穩定性降低。

現將內外結構斥力型徑向被動磁軸承與同極性永磁偏置軸向主動磁軸承分布式混合使用，加長了軸承的長度，進而增加了軸承的體積。

發明內容

本發明的目的是為了解決獨立使用同極性永磁偏置軸向主動磁軸承功耗大、獨立使用內外結構斥力型徑向被動磁軸承徑向剛度小、同極性永磁偏置軸向主動磁軸承與內外結構斥力型徑向被動磁軸承混合使用時體積大的問題，本發明提供一種磁路解耦的永磁偏置主動與被動混合型軸徑向磁懸浮軸承。

本發明的磁路解耦的永磁偏置主動與被動混合型軸徑向磁懸浮軸承，

所述磁懸浮軸承包括內外結構斥力型徑向被動磁軸承和同極性永磁偏置軸向主動磁軸承；同極性永磁偏置軸向主動磁軸承包括定子和轉子，斥力型徑向被動磁軸承包括定子側永磁體和轉子側永磁體，所述內外結構斥力型徑向被動磁軸承放置在同極性永磁偏置軸向主動磁軸承的轉子和定子之間的腔內，所述同極性永磁偏置徑向主動磁軸承的轉子和定子之間形成軸向氣隙，所述內外結構斥力型徑向被動磁軸承的轉子側永磁體和定子側永磁體之間形成徑向氣隙。

所述同極性永磁偏置軸向主動磁軸承包括定子和轉子，定子和轉子之間存在軸向氣隙；定子包括電樞齒、定子鐵芯和兩個平板形定子永磁體，轉子包括轉子鐵芯和軸，轉子鐵芯固定在軸上；所述定子鐵芯包括左半部定子鐵芯和右半部定子鐵芯；

兩個平板形定子永磁體設置在左半部定子鐵芯和右半部定子鐵芯之間，且形成圓筒形結構；轉子鐵芯位于所述圓筒形結構的內部；電樞齒固定在左半部定子鐵芯和右半部定子鐵芯半圓環的頂部和底部，且在左半部定子鐵芯半圓環頂部的電樞齒和右半部定子鐵芯半圓環頂部的電樞齒之間開有兩個口，所述兩個口位于轉子鐵芯的兩側；

所述內外結構斥力型徑向被動磁軸承包括定子側永磁體和轉子側永磁體，轉子側永磁體套接在轉子鐵芯的外圓表面，定子側永磁體固定在圓筒形結構的內圓表面，定子側永磁體和轉子側永磁體均為徑向充磁，且充磁方向相反；

平板形定子永磁體的充磁方向為由右半部定子鐵芯到左半部定子鐵芯的切向充磁。

轉子側永磁體由兩個轉子永磁體環構成，所述兩個轉子永磁體環沿軸向依次排列固定為一體，固定在轉子鐵芯的外圓表面；兩個轉子永磁體環中的充磁方向相反；

所述定子側永磁體由兩個定子永磁體環構成，兩個定子永磁體沿軸向依次排列固定為一體，固定在圓筒形結構的內圓表面；兩個定子永磁體環的充磁方向相反。

轉子側永磁體由三個轉子永磁體環構成，三個轉子永磁體環沿軸向依次排列固定為一體，固定在轉子鐵芯的外圓表面，三個轉子永磁體環的充磁方向交替相反；

所述定子側永磁體由三個定子永磁體環構成，三個定子永磁體環沿軸向依次排列固定為一體，固定在圓筒形結構的內圓表面，三個定子永磁體環的充磁方向交替相反。

轉子側永磁體由三個轉子永磁體環構成，三個轉子永磁體環沿軸向依次排列固定為一體，固定在轉子鐵芯的外圓表面，第一個和第三個轉子永磁體環的充磁方向交替相反，第二個轉子永磁體環軸向充磁；

所述定子側永磁體由三個定子永磁體環構成，三個定子永磁體環沿軸向依次排列固定為一體，固定在圓筒形結構的內圓表面，第一個和第三個定子永磁體環的充磁方向交替相反，第二個轉子永磁體環軸向充磁。

所述永磁體環為環狀結構或瓦片結構。

所述磁懸浮軸承還包括兩個轉子環形定位塊；