[發明專利]具有單向高承載力密度的非對稱軸向磁軸承裝置

有效

• 申請號: 202110996140.9
• 申請日: 2021-08-27
• 公開（公告）號: CN113719540B
• 公開（公告）日: 2022-12-20
• 發明（設計）人: 蘇振中;姜豪;吳超;李志;劉奇
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍工程大學
• 主分類號: F16C32/04
• 分類號: F16C32/04
• 代理公司: 武漢卓越志誠知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42266
• 代理人: 董夢娟

1.一種具有單向高承載力密度的非對稱軸向磁軸承裝置，其特征在于：包括轉軸(10)、對轉軸(10)進行懸浮控制的非對稱軸向磁軸承本體(20)、控制器(30)、位移傳感器(40)以及功率放大器(50)；所述非對稱軸向磁軸承本體(20)包括對稱布置的差動磁軸承定子(21)、單向推力磁軸承定子(22)以及轉子推力盤(23)；

所述單向推力磁軸承定子(22)鐵芯和差動磁軸承定子(21)鐵芯分別采用磁性材料，單向推力磁軸承定子(22)鐵芯獨立工作在磁性材料的飽和區，最大工作磁密在1.2T以上；所述差動磁軸承定子(21)鐵芯工作在磁性材料的線性區，最大工作磁密在1.2T以下；

所述控制器(30)包括用于控制所述差動磁軸承定子(21)產生懸浮力的差動控制模塊(31)以及用于共同控制單向推力磁軸承定子(22)產生懸浮力的前饋控制模塊(32)、靜差電流抑制模塊(33)和求和模塊(34)。

2.根據權利要求1所述的具有單向高承載力密度的非對稱軸向磁軸承裝置，其特征在于：所述差動磁軸承定子(21)和所述單向推力磁軸承定子(22)共用一個轉子推力盤(23)。

3.根據權利要求2所述的具有單向高承載力密度的非對稱軸向磁軸承裝置，其特征在于：所述單向推力磁軸承定子(22)設置在所述轉子推力盤(23)的外側，兩個所述差動磁軸承定子(21)對稱布置在所述轉子推力盤(23)的兩側，且沿推力盤的徑向外側放置。

4.根據權利要求2所述的具有單向高承載力密度的非對稱軸向磁軸承裝置，其特征在于：所述差動磁軸承定子(21)與所述單向推力磁軸承定子(22)的最小徑向間隔距離不小于5mm。

5.根據權利要求1所述的具有單向高承載力密度的非對稱軸向磁軸承裝置，其特征在于：所述靜差電流抑制模塊(33)包含積分控制器；所述差動磁軸承定子(21)的控制信號經所述積分控制器后計算出靜差電流抑制信號。

6.根據權利要求5所述的具有單向高承載力密度的非對稱軸向磁軸承裝置，其特征在于：所述積分控制器的等效時間常數低于差動磁軸承定子(21)等效時間常數的一個量級。

7.根據權利要求1所述的具有單向高承載力密度的非對稱軸向磁軸承裝置，其特征在于：所述前饋控制模塊(32)包括機組負載測量單元、軸向推力查詢單元和前饋電流計算單元；所述機組負載測量單元接收信號后，通過軸向推力查詢單元得到軸向推力，根據單向軸承的電磁力模型，前饋電流計算單元實時計算出前饋電流信號。

8.根據權利要求1所述的具有單向高承載力密度的非對稱軸向磁軸承裝置，其特征在于：所述具有單向高承載力密度的非對稱軸向磁軸承裝置還包括輔助軸承(60)；所述輔助軸承(60)設置在所述轉子推力盤(23)的內側。

9.根據權利要求1所述的具有單向高承載力密度的非對稱軸向磁軸承裝置，其特征在于：所述差動磁軸承定子(21)和所述單向推力磁軸承定子(22)分別為永磁偏置混合磁軸承定子結構、純電勵磁磁軸承定子結構中的一種。