[實用新型]徑向無耦合三自由度直流混合磁軸承

有效

• 申請號: 202020106102.2
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN211574040U
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: 樂倩云;鮑朋;顧權鎬;張濤;葉小婷;魯慶;莫麗紅;武莎莎;陳萬
• 申請（專利權）人: 淮陰工學院
• 主分類號: F16C32/04
• 分類號: F16C32/04
• 代理公司: 淮安市科文知識產權事務所 32223
• 代理人: 謝觀素

本實用新型公開一種徑向無耦合三自由度直流混合磁軸承，包括徑向定子、軸向定子和位于定子內圈的轉子，徑向定子由左徑向鐵芯和右徑向鐵芯組成；左、右徑向鐵芯分別沿內圓周均勻分布兩個懸浮齒；左右定子鐵芯的外側分別為左、右徑向磁化永磁環；懸浮齒上均繞制集中式徑向控制繞組；軸向定子由左軸向鐵芯和右軸向鐵芯組成；在左徑向鐵芯和右徑向鐵芯兩側，且靠近軸向定子內側設置有相串聯的軸向控制繞組；所述轉子包括圓柱形轉子鐵芯與轉軸。本實用新型由永磁環作用提供靜態偏置磁通，徑向控制繞組通電產生的徑向控制磁通調節相應的偏置磁通；該結構的混合磁軸承X和Y方向懸浮獨立設計，實現懸浮力在X?Y方向無耦合，控制簡單。

技術領域

本實用新型涉及一種非機械接觸磁軸承，特指一種徑向無耦合三自由度直流混合磁軸承，可作為飛輪系統、機床電主軸、離心機等高速傳動部件的無接觸懸浮支承。

背景技術

磁軸承是利用定子和轉子之間的電磁力將轉子懸浮于空間，使定、轉子之間沒有機械接觸的一種新型高性能軸承。目前，磁軸承按照磁力提供的方式分為以下三種：（1）主動磁軸承，由偏置電流產生偏置磁場，控制電流產生的控制磁通與偏置磁通相互疊加，從而產生可控的懸浮力，該種磁軸承體積、重量和功耗都比較大；（2）被動磁軸承，懸浮力完全由永磁體提供，所需的控制器簡單，懸浮功耗小，但是剛度和阻尼都較小，一般運用于僅在一個方向上支撐物體或者是減輕作用在傳統軸承上的負荷；（3）混合磁軸承，是采用永磁材料替代主動磁軸承中的電磁鐵來產生偏置磁場，控制電流僅提供平衡負載或干擾的控制磁通，大大降低了磁軸承的功率損耗，縮小了磁軸承的體積，減輕其重量，并提高了承載能力。

現有的混合磁軸承結構共性都是徑向所有懸浮齒在同一平面的單片結構設計，徑向懸浮齒繞制控制繞組產生徑向控制磁通，與相應的偏置磁通相互作用產生徑向懸浮力。該結構的混合磁軸承徑向兩自由度懸浮在單片中實現，導致懸浮力在XY方向存在耦合，控制復雜。

發明內容

本實用新型的目的是提出一種可簡化控制，結構緊湊，制造與裝配方便的徑向無耦合三自由度直流混合磁軸承,采用雙片式結構，X-Y兩個方向的懸浮分別由獨立的定子鐵芯實現，懸浮力在X-Y方向無耦合，控制簡單。

本實用新型通過以下技術方案實現：

一種徑向無耦合三自由度直流混合磁軸承，包括徑向定子、軸向定子和位于定子內圈的轉子，所述徑向定子包括左徑向鐵芯和右徑向鐵芯，所述轉子包括轉子鐵芯與轉軸；所述左徑向鐵芯沿內圓周且與+x軸和-x軸方向對稱位置均勻分布兩個懸浮齒；右徑向鐵芯沿內圓周且與+y軸和-y軸方向對齊位置均勻分布兩個懸浮齒；所述四個懸浮齒均為曲折型結構，其靠近轉子鐵芯一端面與所述轉子鐵芯圓周面匹配，且其與所述轉子鐵芯軸向寬度相同且位置正對，懸浮齒與轉子鐵芯間形成了氣隙長度相等的徑向氣隙；所述懸浮齒上均繞制集中式徑向控制繞組；所述左、右徑向鐵芯的外側分別設置左、右徑向磁化永磁環；

所述軸向定子包括左軸向鐵芯和右軸向鐵芯，所述左、右軸向鐵芯的內徑與左、右徑向磁化永磁環的外徑相同且其分別套設于左、右徑向磁化永磁環上；所述左、右徑向鐵芯相對外側且靠近左、右軸向鐵芯內環壁設置有一對相互串聯的軸向控制繞組，所述轉軸貫穿于所述轉子鐵芯、左、右軸向鐵芯以及左、右徑向鐵芯內。

進一步地，所述左、右軸向鐵芯相對設置，其相對遠離一側面均設置封閉面，所述左、右軸向鐵芯上的封閉面上均以中心為圓心向內延伸形成一圓柱環，所述圓柱環內徑略大于轉軸外徑且其延伸至靠近轉子鐵芯處，與所述轉子鐵芯左、右側面之間分別形成左、右軸向氣隙。

進一步地，所述左軸向氣隙與所述右軸向氣隙寬度相同。

進一步地，所述左、右徑向鐵芯、左、右軸向鐵芯和轉子鐵芯均由導磁材料制成；

進一步地，所述左、右徑向磁化永磁環為稀土永磁材料制成。

有益效果：