[實用新型]徑向四自由度混合互補勵磁磁懸浮軸承

有效

• 申請號: 201821891232.0
• 申請日: 2018-11-16
• 公開（公告）號: CN209053948U
• 公開（公告）日: 2019-07-02
• 發明（設計）人: 吳國良;段鑫;羅海波;蔣湘君;黃運生
• 申請（專利權）人: 長沙市開啟時代電子有限公司
• 主分類號: F16C32/04
• 分類號: F16C32/04
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務所(普通合伙) 43108
• 代理人: 顏昌偉

本實用新型公開了一種徑向四自由度混合互補勵磁磁懸浮軸承，包括定子鐵芯和轉子鐵芯；定子鐵芯、包括定子軛、定子磁極、永磁體、隔磁襯套和磁極繞組；定子鐵芯等分成四個自由度區，每個自由度區內設有兩組定子磁極，定子磁極設置在定子軛內壁上，每個定子磁極內設有一個永磁體，永磁體的側面包裹有隔磁襯套；同一自由度區內的兩組定子磁極內的永磁體極性相反，同一組定子磁極內的永磁體極性相同；定子磁極包繞有磁極繞組，磁極繞組產生的磁場與其定子磁極內永磁體的極性相同；轉子鐵芯置于定子鐵芯中，轉子鐵芯與定子鐵芯之間有氣隙。本實用新型結構簡單、緊湊，重量小，成本低，能耗低，控制的可靠性高，而且可以保證懸浮軸承與轉子同心度。

技術領域

本實用新型屬于磁懸浮軸承技術領域，特別是涉及一種徑向四自由度混合互補勵磁磁懸浮軸承。

背景技術

軸承是傳動系統中不可缺少的部件，它承載了轉子的自重和轉子主軸上的負載，裝在主軸上的機械軸承在工作過程中存在機械摩擦消耗能量。磁懸浮軸承利用電磁力作用將轉子（主軸）懸浮于定子和轉子的氣隙之間，無機械接觸、能耗低、效率高、噪音小、壽命長、無需潤滑等優點，特別適用于高速、真空和超凈等傳動系統中，是一種高效節能、高速、環保的新型軸承。

磁懸浮軸承一般可以分為三類：純電磁式的主動磁軸承、純永磁式的被動磁軸承和混合磁懸浮軸承。混合磁懸浮軸承利用永磁體產生的磁場作為靜態偏置磁場，線圈電流產生的磁場作為控制磁場，又稱為永磁偏置磁懸浮軸承。能夠降低線圈中的電流、降低功率放大器的功耗，減小軸承體積，是目前磁懸浮軸承主要的研究方向。但是現有的混合磁懸浮軸承結構設計存在一些不足：結構復雜，材料加工難度大；控制電流產生的控制磁場會穿過永磁體，因而需要較大的控制電流，功耗變大，同時也會對永磁體反復進行充磁和退磁，影響永磁體的性能和可靠性；不同方向的控制磁場之間存在耦合現象，增加控制系統的復雜度，降低了軸承整體的可靠性；磁懸浮力小，而且難于實時控制。

發明內容

為了解決上述技術問題，本實用新型提供一種結構簡單、緊湊，重量小，成本低，能耗低，控制的可靠性高，而且還可以保證懸浮軸承與轉子同心度的徑向四自由度混合互補勵磁磁懸浮軸承。

本實用新型采用的技術方案是：一種徑向四自由度混合互補勵磁磁懸浮軸承，包括定子鐵芯和轉子鐵芯；所述定子鐵芯、包括定子軛、定子磁極、永磁體、隔磁襯套和磁極繞組；所述的定子鐵芯等分成四個自由度區，每個自由度區內設有兩組定子磁極，定子磁極設置在定子軛內壁上，每個定子磁極內設有一個永磁體，永磁體的側面包裹有隔磁襯套；同一自由度區內的兩組定子磁極內的永磁體極性相反，同一組定子磁極內的永磁體極性相同；所述的定子磁極包繞有磁極繞組，磁極繞組產生的磁場與其定子磁極內永磁體的極性相同；轉子鐵芯置于定子鐵芯中，轉子鐵芯與定子鐵芯之間有氣隙。

上述的徑向四自由度混合互補勵磁磁懸浮軸承中，相鄰的兩個自由度區內兩組定子磁極產生的磁場方向相反，一個為逆時針方向，另一個為順時針方向。

上述的徑向四自由度混合互補勵磁磁懸浮軸承中，所有定子磁極的磁極繞組的線徑相同，匝數相同。

上述的徑向四自由度混合互補勵磁磁懸浮軸承中，定子鐵芯采用硅鋼片疊壓而成，或采用電工鋼整體加工而成；轉子鐵芯采用厚度為硅鋼片疊壓緊固制成，隔磁襯套采用不銹鋼316制成。

上述的徑向四自由度混合互補勵磁磁懸浮軸承中，硅鋼片疊壓而成的定子鐵芯采用的硅鋼片的厚度為0.5mm，轉子鐵芯采用的硅鋼片的厚度為0.5mm。

上述的徑向四自由度混合互補勵磁磁懸浮軸承中，所述的永磁體呈T形。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果是：

1）本實用新型相鄰自由度區地相鄰磁極的磁極極性相同，各相鄰自由度區磁耦合最小，懸浮力解耦性能好，便于高精度控制。

2）本實用新型以永磁體磁能為基本磁能源，電勵磁為輔助磁補償磁能，所需勵磁功率小，損耗少，效率高。