[發(fā)明專利]一種無(wú)位置傳感器徑向磁懸浮軸承

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011142741.5
• 申請(qǐng)日: 2020-10-23
• 公開（公告）號(hào): CN112324802A
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王曉遠(yuǎn);張耀鵬;高鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): F16C32/04
• 分類號(hào): F16C32/04
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 程毓英

本發(fā)明涉及一種無(wú)位置傳感器徑向磁懸浮軸承，包含有定子鐵心，電磁控制線圈，激勵(lì)線圈，檢測(cè)線圈，轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)軸，四個(gè)電磁控制磁極對(duì)和四個(gè)位置檢測(cè)磁極。其中，轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)軸放置在定子鐵心形成的空腔內(nèi)，轉(zhuǎn)子套接在轉(zhuǎn)軸上，與定子鐵心之間存在氣隙，軸向長(zhǎng)度與定子鐵心相等且平齊；四個(gè)電磁控制磁極對(duì)沿徑向均勻排布在定子鐵心上，在每個(gè)電磁控制磁極對(duì)之間固定有一個(gè)位置檢測(cè)磁極，每個(gè)電磁控制磁極的寬度比電磁控制磁極寬度窄；在位置檢測(cè)磁極與定子鐵心軛部之間設(shè)置有隔磁橋，隔磁橋呈瓦片狀，與位置檢測(cè)磁極和定子鐵心軛部貼合；所述的激勵(lì)線圈和所述的檢測(cè)線圈纏繞在隔磁橋外側(cè)的位置檢測(cè)磁極上。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明提出了一種無(wú)位置傳感器徑向磁懸浮軸承，屬于電氣和機(jī)械傳動(dòng)設(shè)備領(lǐng)域。此結(jié)構(gòu)屬于異極性、不需要額外安裝位置傳感器的徑向磁懸浮軸承，可用于高速電機(jī)，飛輪系統(tǒng)，離心機(jī)等高速旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的無(wú)接觸支撐。

背景技術(shù)

磁懸浮軸承是利用磁場(chǎng)力作為支撐力將轉(zhuǎn)子懸浮于空間的新型軸承，具有無(wú)接觸、不需潤(rùn)滑以及無(wú)磨損等特點(diǎn)，可用于高速電機(jī)、人工心臟泵等高速、超凈等特殊環(huán)境。

由于磁懸浮軸承是通過調(diào)整電磁力將轉(zhuǎn)子穩(wěn)定在平衡位置，因此需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)磁懸浮軸承轉(zhuǎn)子的位置。傳統(tǒng)的磁懸浮軸承通過額外附加位置傳感器如光電傳感器、電感式傳感器、電渦流傳感器等裝置來(lái)獲取轉(zhuǎn)子的位置信息。這些位置檢測(cè)傳感器需要占用磁懸浮軸承的軸向空間，且需要額外附加安裝裝置，因此存在體積大、工作環(huán)境要求高等缺點(diǎn)，額外增加的軸向長(zhǎng)度嚴(yán)重影響了磁懸浮軸承功率密度的提高。

現(xiàn)提出一種無(wú)位置傳感器徑向磁懸浮軸承，使用完全對(duì)稱分布的八極定子鐵心作為軸承主體結(jié)構(gòu)，通過附加位置檢測(cè)磁極，可以省去額外的位置檢測(cè)傳感器及其安裝裝置，大大減小磁懸浮軸承的軸向長(zhǎng)度，消除傳感器安裝存在的誤差。采用此結(jié)構(gòu)可簡(jiǎn)化加工工藝、降低制造成本，大大提高磁懸浮軸承工作的穩(wěn)定性能，提高其功率密度和臨界轉(zhuǎn)速。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為解決磁懸浮軸承附加位置傳感器使用時(shí)存在的軸向空間占用、體積大、功率密度低以及額外安裝機(jī)構(gòu)的復(fù)雜、成本高，可靠性低等問題。本發(fā)明提出一種異極性無(wú)位置傳感器磁懸浮軸承改進(jìn)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)通過附加位置檢測(cè)磁極實(shí)現(xiàn)磁懸浮軸承轉(zhuǎn)子位置的檢測(cè)，簡(jiǎn)化了磁懸浮軸承的加工工藝，降低了制造成本，優(yōu)化了磁軸承的工作性能。技術(shù)方案如下：

一種無(wú)位置傳感器徑向磁懸浮軸承，包含有定子鐵心1，電磁控制線圈5，激勵(lì)線圈6，檢測(cè)線圈7，轉(zhuǎn)子2，轉(zhuǎn)軸3，四個(gè)電磁控制磁極對(duì)11和四個(gè)位置檢測(cè)磁極12，其中，

轉(zhuǎn)子2與轉(zhuǎn)軸3放置在定子鐵心1形成的空腔內(nèi)，轉(zhuǎn)子2套接在轉(zhuǎn)軸3上，與定子鐵心1之間存在氣隙4，軸向長(zhǎng)度與定子鐵心1相等且平齊。

四個(gè)電磁控制磁極對(duì)11對(duì)沿徑向均勻排布在定子鐵心1上，在每個(gè)電磁控制磁極對(duì)11之間固定有一個(gè)位置檢測(cè)磁極12，位置檢測(cè)磁極12的寬度比電磁控制磁極寬度窄；在位置檢測(cè)磁極12與定子鐵心1軛部之間設(shè)置有隔磁橋8，隔磁橋8呈瓦片狀，與位置檢測(cè)磁極12和定子鐵心1軛部貼合；所述的激勵(lì)線圈6和所述的檢測(cè)線圈7纏繞在隔磁橋8外側(cè)的位置檢測(cè)磁極12上。

激勵(lì)線圈6中通以恒定頻率和幅值的高頻交變電流，其在空間產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)會(huì)在檢測(cè)線圈7上感應(yīng)出高頻交流電壓，且高頻交流電壓的大小與位置檢測(cè)磁極12與轉(zhuǎn)子2之間氣隙大小4有關(guān)；對(duì)檢測(cè)線圈7上電壓進(jìn)行采集，得到轉(zhuǎn)子2實(shí)際位置對(duì)應(yīng)的電壓大小。