[實用新型]一種逆變器驅動式軸向-徑向六極混合磁軸承

有效

• 申請號: 201821429406.1
• 申請日: 2018-08-31
• 公開（公告）號: CN208858775U
• 公開（公告）日: 2019-05-14
• 發明（設計）人: 周睿;朱熀秋;還浚萁;許波;楊嘉寧;李曉玥;范霽清
• 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: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型公開了一種逆變器驅動式軸向?徑向六極混合磁軸承，徑向定子包括環形的徑向定子軛以及由徑向定子軛向內徑向延伸且圓周方向均布的六個相同的徑向磁極，徑向磁極與轉子對應設置，徑向磁極上分別繞有相同的徑向控制線圈；軸向定子與轉軸同軸設置，軸向定子由軸向定子筒和軸向定子筒兩側對稱設置的軸向定子盤組成，軸向定子盤之間形成空腔，在空腔內貼著軸向定子筒內壁面設置軸向控制線圈，軸向定子盤靠近轉軸端相向設有軸向磁極，以兩個軸向磁極之間的中心線設置軸向推力盤，軸向推力盤固定安裝在轉軸上。本實用新型可以降低懸浮力的非線性和徑向兩自由度之間的耦合；緊湊的結構以減少磁軸承的軸向長度，增加轉子的臨界轉速。

技術領域

本實用新型屬于非接觸式磁懸浮軸承領域，尤其涉及一種逆變器驅動式軸向-徑向六極混合磁軸承。

背景技術

磁軸承利用磁場力實現轉子懸浮，使得轉子與定子之間無機械接觸，從而具有無摩擦、無磨損、高速度、高精度、無需潤滑、壽命長等一系列傳統軸承無法比擬的優點。磁軸承按照懸浮力的產生方式可以分為主動式(懸浮力由線圈電流產生)、被動式(懸浮力由永磁體產生)和混合式(懸浮力由線圈電流和控制線圈共同產生)。其中，混合式利用永磁體提供偏置磁通，可以減少線圈匝數、減少功率損耗、縮小磁軸承體積，使得磁軸承結構更加緊湊。按照自由度數可以分為單自由度磁軸承(軸向磁軸承)、兩自由度磁軸承(徑向磁軸承)和三自由度磁軸承(軸向-徑向磁軸承)。其中，三自由度磁軸承將徑向磁軸承和軸向磁軸承組合，縮小整體軸向長度，有利于提高轉子的臨界轉速。

中國專利公開號為CN201326646，名稱為“一種異極性永磁偏置軸向徑向磁軸承”的文獻中提出一種雙片八極磁軸承，該結構需要使用兩個雙極性或四個單極性直流功率放大器驅動，且體積大，成本高。為減少整體成本，降低開關損耗可采用一個三相逆變器來驅動磁軸承。中國專利公開號為CN1737388，名稱為“三自由度交直流徑向-軸向混合磁軸承及其控制方法”的文獻中提出徑向采用三個極的結構，由三相逆變器驅動。由于三極結構的空間的空間不對稱性以及三相電流之和必須為零的特點，導致了磁極正方向的最大承載力大于磁極負方向的最大承載力，在設計磁軸承時為了滿足最大承載力條件，必須增大磁軸承的體積。此外，不對稱的結構增強了徑向兩自由度之間的耦合，增加了磁軸承懸浮力與電流之間的非線性。

實用新型內容

本實用新型根據現有技術的不足與缺陷，提出了一種逆變器驅動式軸向-徑向六極混合磁軸承，目的在于提供一種結構緊湊、低成本、低功耗且由三相逆變器驅動的三自由度六極混合磁軸承，六極布置的對稱結構可以降低懸浮力的非線性和徑向兩自由度之間的耦合；緊湊的結構以減少磁軸承的軸向長度，增加轉子的臨界轉速。

本實用新型所采用的技術方案如下：

一種逆變器驅動式軸向-徑向六極混合磁軸承，包括轉軸、轉子、軸向定子和徑向定子，所述轉子嵌套在轉軸的一端，且轉子的外徑與轉軸直徑一樣大；

所述徑向定子包括環形的徑向定子軛以及由徑向定子軛向內徑向延伸且圓周方向均布的六個相同的徑向磁極，所述徑向磁極與轉子對應設置，且徑向磁極與轉子之間有徑向氣隙，所述徑向磁極的厚度與轉子1厚度一樣大，所述徑向磁極上分別繞有相同的徑向控制線圈；

所述軸向定子與轉軸同軸設置，所述軸向定子由軸向定子筒和軸向定子筒兩側對稱設置的軸向定子盤組成，所述軸向定子盤之間形成空腔，在所述空腔內貼著軸向定子筒內壁面設置軸向控制線圈，所述控制線圈與軸向定子內腔之間留有一定的間隙；所述軸向定子盤靠近轉軸端相向設有軸向磁極，以兩個軸向磁極之間的中心線設置軸向推力盤，所述軸向推力盤固定安裝在轉軸上，且軸向推力盤與兩個軸向磁極之間形成軸向氣隙。

所述軸向定子和徑向定子之間通過永磁體連接，且三者外徑一樣大；所述永磁體與徑向定子接觸的一端為N極，所述永磁體與軸向定子接觸的一端為S極。