磁轴承制造技术

一种磁轴承(20)，其包括：转子(22)，所述转子被支撑以绕轴(502)旋转；定子(24)，所述定子从第一端(30)延伸到第二端(32)且包括：一个或多个第一永磁体(110)；一个或多个第二永磁体(112)，其极性与所述一个或多个第一永磁体的极性实质上相对；至少三个径向绕组(40、42、44、46)；第一轴向绕组(34)；第二轴向绕组(36)；第一端磁极(120)；以及第二端磁极(122)。

magnetic bearing

A magnetic bearing (20), comprising: a rotor (22), the rotor is supported for rotation around the axis (502); the stator (24), the stator (30) extending from the first end to the second end (32) and includes one or more first permanent magnet (110); one or more of the second permanent magnet (112), the essence of polar polar and one or more of the first permanent magnet on the relative; at least three radial windings (40, 42, 44, 46); the first axial winding (34); second (36); the axial winding one end of the pole (120); and second end poles (122).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】磁轴承相关申请的交叉引用本公开要求2015年2月26日提交且标题为“MagneticBearing”的美国专利申请号62/121,443的权益，所述专利申请的公开内容全部如其充分陈述地以引用方式并入本文。
技术介绍
本公开涉及磁轴承。更具体地，本公开涉及涡轮机中采用的电磁轴承。在有源磁轴承中已存在相当发达的技术。2011年7月7日公开的美国专利申请公布2011/0163622A1公开了一种提供径向和轴向支撑的电磁轴承。对于轴向支撑，定子具有一对相对轴向磁极，所述轴向磁极通过轴向护铁在外径(OD)处连结。轴向线圈周向地缠绕在护铁内侧并构建穿过轴向磁极和护铁的磁通路径，其中轴向磁极之间的内侧间隙被由所述间隙内转子层压堆叠形成的致动器目标所横跨。在轴向线圈的径向内侧，定子包括由层压堆叠形成的径向致动器磁极组件。这种层压堆叠具有完整环圈外环部分和多个径向向内突起部，所述多个突起部中每一个被关联的径向控制线圈缠绕。一对永磁体环夹在径向致动器磁极组件与轴向磁极之间，与径向致动器磁极组件相邻且位于其相对轴端处。在相对侧处构建一对径向磁通回路，其从致动器目标径向开始穿过径向磁极组件、轴向向外转向穿过永磁体且然后径向内侧转向穿过关联的轴向磁极，轴向向内返回转向以进入致动器目标的端部且然后径向向外返回转向。由此，相对符号的一对径向磁通被轴向磁通回路包围。另一种四径向磁极径向轴承配置涉及径向且周向而非轴向通过的磁通路径。在此配置中，能够在若干状况之间进行切换。一组涉及采用穿过一对反向磁极的一个中心直径分支和周向穿过围绕另一对的相应磁极的护铁的两个周向分支的磁通路径。两个对由此构建了两种可能的此类路径，其中每个路径有两个可能方向。相应地，另一组涉及第一磁通路径分支径向穿过一个磁极、周向转向以穿过护铁到达两个相邻磁极中的一者且然后径向返回穿过所述相邻磁极以在轴件中与第一分支相遇。
技术实现思路
本公开的一个方面涉及一种磁轴承，所述磁轴承包括：转子，其被支撑以绕轴旋转；定子，其从第一端延伸到第二端且包括：一个或多个第一永磁体；一个或多个第二永磁体，其极性与所述一个或多个第一永磁体的极性实质上相对；至少三个径向绕组；第一轴向绕组；第二轴向绕组；第一端磁极；以及第二端磁极。在其他实施方案中的一个或多个实施方案中，所述至少三个径向绕组缠绕在至少一个中心磁芯上。在其他实施方案中的一个或多个实施方案中，所述至少一个中心磁芯包括中心层压件。中心护铁位于所述中心层压件的径向外侧。第一端层压件位于所述中心层压件的轴向外侧。第一端护铁位于所述第一端层压件的径向外侧。第二端层压件与所述第一端层压件相对地位于所述中心层压件的轴向外侧。第二端护铁位于所述第二端层压件的径向外侧。在其他实施方案中的一个或多个实施方案中，所述至少三个径向绕组包括角度上按120°间隔偏移的三个径向绕组。在其他实施方案中的一个或多个实施方案中，所述至少三个径向绕组包括：第一对直径上相对的径向绕组；以及第二对直径上相对的径向绕组。在其他实施方案中的一个或多个实施方案中，所述第二对径向绕组正交于所述第一对。在其他实施方案中的一个或多个实施方案中，所述第一对径向绕组和所述第二对径向绕组各自包括第一径向开口绕组和第二径向开口绕组。在其他实施方案中的一个或多个实施方案中，所述第一对径向绕组和所述第二对径向绕组以及所述第一轴向绕组和所述第二轴向绕组中的每一个绕组电连接到相应H桥放大器。在其他实施方案中的一个或多个实施方案中，一个或多个层压堆叠延伸穿过所述第一对径向绕组和所述第二对径向绕组的磁芯。在其他实施方案中的一个或多个实施方案中，一个或多个第一端层压堆叠和一个或多个第一端护铁位于所述第一永磁体与第一端磁极之间。一个或多个第二端层压堆叠和一个或多个第二端护铁位于所述第二永磁体与第二端磁极之间。在其他实施方案中的一个或多个实施方案中，所述第一轴向绕组和所述第二绕组串联连接以使电流沿相对角度方向通过。在其他实施方案中的一个或多个实施方案中，所述转子包括承载轴向层压金属护套的金属磁芯。在其他实施方案中的一个或多个实施方案中，所述第一端磁极和第二端磁极在所述轴向层压金属护套内侧径向延伸。在其他实施方案中的一个或多个实施方案中，所述一个或多个第一永磁体是第一永磁体环以及所述一个或多个第二永磁体是第二永磁体环。在其他实施方案中的一个或多个实施方案中，所述第一永磁体环是第一连续完整环圈以及所述第二永磁体环是第二连续完整环圈。在其他实施方案中的一个或多个实施方案中，所述第一永磁体环包括至少三个周向分段以及所述第二永磁体环包括至少三个周向分段。在其他实施方案中的一个或多个实施方案中，所述定子还包括：位于所述一个或多个第一永磁体和所述一个或多个第二永磁体之间的中心护铁；位于所述一个或多个第一永磁体轴向外侧的第一端护铁；以及位于所述一个或多个第二永磁体轴向外侧的第二端护铁。在其他实施方案中的一个或多个实施方案中，在居中地穿过所述至少三个径向绕组中的一者的中心纵向半截面中：无关于方向的限制下的第一径向磁通回路：径向向外穿过所述定子的中心层压件，从而在所述直径上相对的绕组中的第一个内穿行；在中心护铁中轴向外侧转向；轴向外侧穿过所述一个或多个第一永磁体；在第一端护铁内径向向内转向；径向向内穿过第一端层压堆叠；跳过径向间隙以径向穿过转子层压堆叠；轴向向内转向于所述转子层压堆叠轴向内侧；径向向外转向以返回穿过所述转子层压堆叠；并且跳过所述径向间隙以完成所述第一径向磁通回路。无关于方向的限制下的第一轴向磁通回路：径向穿过所述第一端层压堆叠；轴向外侧转向穿过所述第一端护铁；轴向向外通行、径向向内转向并通行、且然后在第一端磁极内轴向向内转向和通行；跳过所述第一端磁极与位于所述转子层压堆叠轴向内侧的转子之间的轴向间隙；径向向外转向以返回径向向外穿过所述转子层压堆叠；并且跳过所述径向间隙以完成所述第一轴向回路。无关于方向的限制下的第一PM偏置轴向磁通回路：径向向外穿过所述定子的中心层压件，从而在所述直径上相对的绕组中的第一个内穿行；在所述中心护铁中轴向外侧转向；轴向外侧穿过所述一个或多个第一永磁体；轴向外侧穿过所述第一端护铁；在所述第一端磁极内径向向内且然后轴向向内转向；跳过所述第一端磁极与位于所述转子层压堆叠轴向内侧的转子之间的轴向间隙；径向向外转向以返回穿过所述转子层压堆叠；并且跳过所述径向间隙以完成所述第一PM偏置轴向磁通回路。在其他实施方案中的一个或多个实施方案中，在所述中心纵向半截面中：第二径向磁通回路安置为跨越横向中心平面与所述第一径向磁通回路在路径上而未必在方向上具有轴向对称性；第二径向磁通回路安置为跨越横向中心平面与所述第一轴向磁通回路在路径上而未必在方向上具有轴向对称性；以及第二PM偏置磁通回路安置为跨越横向中心平面与所述第一PM偏置轴向磁通回路在路径上而未必在方向上具有轴向对称性。在其他实施方案中的一个或多个实施方案中，一种使用所述磁轴承的方法，其包括使电流流经：所述至少三个径向绕组；所述第一轴向绕组；所述第二轴向绕组，以便：通过同时对所述第一轴向绕组和所述第二径向绕组加电来控制轴向力或位置；以及通过对所述至少三个径向绕组加电来控制径向力或位置。在其他实施方案中的一个或多个实施方案中，所述至少三个径向绕组本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁轴承(20)，其包括：转子(22)，其被支撑以绕轴(502)旋转；定子(24)，其从第一端(30)延伸到第二端(32)且包括：一个或多个第一永磁体(110)；一个或多个第二永磁体(112)，其极性与所述一个或多个第一永磁体的极性实质上相对；至少三个径向绕组(40、42、44、46)；第一轴向绕组(34)；第二轴向绕组(36)；第一端磁极(120)；以及第二端磁极(122)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.02.26 US 62/121,4431.一种磁轴承(20)，其包括：转子(22)，其被支撑以绕轴(502)旋转；定子(24)，其从第一端(30)延伸到第二端(32)且包括：一个或多个第一永磁体(110)；一个或多个第二永磁体(112)，其极性与所述一个或多个第一永磁体的极性实质上相对；至少三个径向绕组(40、42、44、46)；第一轴向绕组(34)；第二轴向绕组(36)；第一端磁极(120)；以及第二端磁极(122)。2.根据权利要求1所述的磁轴承，其中：所述至少三个径向绕组(40、42、44、46)缠绕在至少一个中心磁芯(50、52、54、56)上。3.根据权利要求2所述的磁轴承，其中：所述至少一个中心磁芯包括中心层压件(50、52、54、56)；中心护铁(70、72、74、76)位于所述中心层压件的径向外侧；第一端层压件(130)位于所述中心层压件的轴向外侧；第一端护铁(132)位于所述第一端层压件的径向外侧；第二端层压件(140)与所述第一端层压件相对地位于所述中心层压件的轴向外侧；以及第二端护铁(142)位于所述第二端层压件的径向外侧。4.根据权利要求1所述的磁轴承，其中所述至少三个径向绕组包括：角度上按120°间隔偏移的三个径向绕组。5.根据权利要求1所述的磁轴承，其中所述至少三个径向绕组包括：第一对直径上相对的径向绕组(40、42)；以及第二对直径上相对的径向绕组(44、46)。6.根据权利要求5所述的磁轴承，其中：所述第二对径向绕组正交于所述第一对。7.根据权利要求5所述的磁轴承，其中所述第一对径向绕组和所述第二对径向绕组各自包括：第一径向开口绕组(40、44)；以及第二径向开口绕组(42、46)。8.根据权利要求7所述的磁轴承，其中：所述第一对径向绕组和所述第二对径向绕组以及所述第一轴向绕组和所述第二轴向绕组中的每一个绕组电连接到相应H桥放大器。9.根据权利要求5所述的磁轴承，其还包括：一个或多个层压堆叠(50、52、54、56)，其延伸穿过所述第一对径向绕组和所述第二对径向绕组的所述磁芯。10.根据权利要求1所述的磁轴承，其还包括：位于所述第一永磁体与第一端磁极之间的一个或多个第一端层压堆叠(130)和一个或多个第一端护铁(132)，以及位于所述第二永磁体与第二端磁极之间的一个或多个第二端层压堆叠(140)和一个或多个第二端护铁(142)。11.根据权利要求1所述的磁轴承，其中：所述第一轴向绕组和所述第二轴向绕组串联连接以使电流沿相对角度方向通过。12.根据权利要求1所述的磁轴承，其中：所述转子包括承载轴向层压金属护套(150)的金属磁芯(160、28)。13.根据权利要求12所述的磁轴承，其中：所述第一端磁极和第二端磁极在所述轴向层压金属护套内侧径向延伸。14.根据权利要求1所述的磁轴承，其中：所述一个或多个第一永磁体是第一永磁体环；以及所述一个或多个第二永磁体是第二永磁体环。15.根据权利要求14所述的磁轴承，其中：所述第一永磁体环是第一连续完整环圈；以及所述第二永磁体环是第二连续完整环圈。16.根据权利要求14所述的磁轴承，其中：所述第一永磁体环包括至少三个周向分段；以及所...

【专利技术属性】
技术研发人员：JK坦古杜，PM克什尔萨加，
申请(专利权)人：开利公司，
类型：发明
国别省市：美国,US