一种磁轴承制造技术

本发明专利技术公开了一种磁轴承，包括转轴、转子、第一径向定子和第二径向定子；第二径向定子沿圆周方向均匀分布于第一径向定子与转子之间；第一径向定子沿径向向内延伸有八个第一径向齿，每两个第一径向齿一对共计形成四个第二径向定子安装槽；第二径向定子与第一径向定子、第一径向齿之间均填充有非导磁材料；第二径向定子包括一个第一宽齿和两个第一窄齿，两第一窄齿对称分布于所述第一宽齿的两侧。本发明专利技术提供的磁轴承具有集成度高、解耦性能好、偏置磁通调节方便等优点。

A kind of magnetic bearing

【技术实现步骤摘要】
一种磁轴承
本专利技术涉及一种磁轴承，属于轴承

技术介绍
磁悬浮轴承具有无摩擦、无磨损、无需密封润滑、高速度、精度高、寿命长及维护成本低等优良特性，可有效解决高速电机的轴承支撑问题。根据悬浮力是否可主动控制，磁轴承通常可分为被动型和主动型两种类型。主动型磁轴承可通过控制定、转子间电磁力以实现转轴的悬浮，在高速电机领域应用广泛。根据偏置磁场建立方式，主动型磁轴承可分为电磁型与混合型。混合型磁轴承的偏置磁通由永磁体产生，承载能力大、刚度可调、控制灵活且功率密度高，在高速、高功率密度场合应用广泛。然而，传统的混合型磁轴承的永磁偏置磁通不可调节，仅能通过控制悬浮控制磁通来调节合成磁通，因此存在固有刚度改善不大、临界转速不高、设计困难且制造装配难度高等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种磁轴承，具有集成度高、解耦性能好、偏置磁通调节方便等优点。为达到上述目的，本专利技术所提供的一种磁轴承，包括转轴、转子、第一径向定子和第二径向定子；所述第一径向定子呈环形，与所述转轴同轴线设置；所述转子套设于转轴上，与转轴一同设于第一径向定子内；所述第二径向定子设有四个，沿圆周方向均匀分布于第一径向定子与转子之间；所述第一径向定子沿径向向内延伸有八个第一径向齿，每两个第一径向齿一对共计形成四个第二径向定子安装槽；所述第二径向定子与第一径向定子、第一径向齿之间均填充有非导磁材料；所述第二径向定子呈E型，包括一个第一宽齿和两个第一窄齿，两第一窄齿对称分布于所述第一宽齿的两侧；所述第一窄齿与相邻的第一径向齿连同其间填充的非导磁材料构成第一复合齿；所述第一复合齿上绕有径向悬浮线圈，相对的两个第二径向定子上的径向悬浮线圈串联，构成两个径向悬浮绕组；所述第一宽齿上绕有径向偏置线圈，所有径向偏置线圈串联，构成一个径向偏置绕组；或者，所述第一复合齿上绕有径向偏置线圈，所有径向偏置线圈串联构成一个径向偏置绕组；所述第一宽齿上绕有径向悬浮线圈，相对的两个第二径向定子上的径向悬浮线圈串联，构成两个径向悬浮绕组。进一步的，所述磁轴承还包括环形磁导轭，所述套设于所述第一径向定子上。进一步的，所述环形磁导轭的两端嵌装有轴向定子，所述轴向定子沿轴向方向开设有供所述转轴穿出的通孔，沿通孔周边向内延伸有环形齿，所述环形齿与转子间隙配合；所述环形齿上绕有轴向悬浮线圈，两轴向悬浮线圈串联构成一轴向悬浮绕组。进一步的，所述转子的两端还分别设有一个轴向力永磁定子和一个轴向力电磁定子；所述轴向力永磁定子呈环形，嵌装于环形磁导轭内；所述轴向力电磁定子设有四个，沿圆周方向均匀分布于所述轴向力永磁定子内；所述轴向力永磁定子沿径向向内延伸有八个第二径向齿，每两个第二径向齿一对共计形成四个轴向力电磁定子安装槽；所述轴向力电磁定子与轴向力永磁定子、第二径向齿之间均填充有非导磁材料；所述轴向力电磁定子呈E型，包括一个第二宽齿和两个第二窄齿，两第二窄齿对称分布于所述第二宽齿的两侧；所述第二窄齿与相邻的第二径向齿连同二者之间填充的非导磁材料构成第二复合齿；所述第二复合齿上绕有轴向悬浮线圈，相对的两个轴向力电磁定子上的轴向悬浮线圈串联，构成两个轴向悬浮线圈串；所述第二宽齿上绕有轴向偏置线圈，所有轴向偏置线圈串联，构成一个轴向偏置线圈串。进一步的，所述环形磁导轭与第一径向定子之间还设有永磁体，所述永磁体设有四片，分别设于相邻两第二径向定子安装槽之间的对应位置处。进一步的，相邻两第二径向定子安装槽之间设有一永磁体，所述永磁体支撑于两相邻第一径向齿的末端，所述永磁体的高度小于第一径向齿的高度。进一步的，所述永磁体采用环向充磁，相邻两永磁体的充磁方向相反；径向偏置线圈施加直流励磁时，相邻两径向偏置线圈产生的磁场极性相反；永磁体和径向偏置线圈在对应第一复合齿上产生的磁场方向相同。进一步的，各第一径向齿的侧面末端均设有一永磁体，所述永磁体位于第二径向定子安装槽外部，相邻第二径向定子安装槽之间的永磁体通过一扇形结构连接，所述永磁体和扇形结构的高度均小于第一径向齿的高度。进一步的，所述永磁体采用环向充磁，相邻两永磁体的充磁方向相反；径向偏置线圈施加直流励磁时，各径向偏置线圈所产生的磁场极性相同；永磁体在扇形结构内产生的磁场与径向偏置线圈在第一宽齿上产生的磁场方向相同。与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果是：第二径向定子与第一径向定子、第一径向齿之间采用非导磁材料相互隔离，在结构上能够实现自然解耦，显著降低了悬浮力的控制难度，有效提升了悬浮精度；偏置绕组单独励磁，偏置磁通调节方便、固有刚度高，各方向承载力强，在高速、超高速且大功率应用领域能够发挥独特优势。附图说明图1是根据本专利技术实施例一提供的磁轴承的三维结构示意图；图2是根据本专利技术实施例一提供的磁轴承的径向磁通分布图；图3是根据本专利技术实施例一提供的磁轴承的轴向磁通分布图；图4是根据本专利技术实施例二提供的磁轴承的三维结构示意图；图5是根据本专利技术实施例二提供的磁轴承的径向磁通分布图；图6是根据本专利技术实施例二提供的磁轴承的轴向磁通分布图；图7是根据本专利技术实施例三提供的磁轴承的三维结构示意图；图8是根据本专利技术实施例三提供的磁轴承的磁通分布图；图9是根据本专利技术实施例四提供的磁轴承的三维结构示意图；图10是根据本专利技术实施例四提供的磁轴承的磁通分布图；图11是根据本专利技术实施例五提供的磁轴承的三维结构示意图；图12是根据本专利技术实施例五提供的磁轴承的第一径向定子和第二径向定子内磁通的分布图；图13是根据本专利技术实施例五提供的磁轴承一端的轴向力永磁定子与轴向力电磁定子内的磁通分布图；图14是根据本专利技术实施例五提供的磁轴承另一端的轴向力永磁定子与轴向力电磁定子内的磁通分布图；图15是根据本专利技术实施例五提供的磁轴承的轴向磁通分布图；图中：1、第一径向定子；1a、第一径向齿；2、第二径向定子；3、转子；4、转轴；5、环形磁导轭；6、径向悬浮线圈；7、径向偏置线圈；8、轴向悬浮线圈；9、第一宽齿；10、第一窄齿；11、径向力非导磁构件；12、永磁体；13、扇形结构；14、轴向定子；15、轴向力永磁定子；16、轴向力电磁定子；17、第二宽齿；18、第二窄齿；19、轴向力非导磁构件；20、轴向偏置线圈。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。需要说明的是，在本专利技术的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图中所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术而不是要求本专利技术必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。本专利技术描述中使用的术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”指的是附图中的方向，术语“内”、“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。实施例一：如图1所示，本专利技术实施例提供的磁轴承包括环形磁导轭5、设于环形磁导轭5内的第一径向定子1、第二径向定子2、轴向定子14、径向偏置线圈7、轴/径向悬浮线圈6、转子3和转轴4。转子3为中空圆柱结构，套设于转轴4上。第一径向定子1呈环形，与环形磁导轭5、转子3、转轴4同轴线设置。第二径向定子2设于第一径向定子1内，具体的，第一径本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁轴承，其特征在于，包括转轴、转子、第一径向定子和第二径向定子；所述第一径向定子呈环形，与所述转轴同轴线设置；所述转子套设于转轴上，与转轴一同设于第一径向定子内；所述第二径向定子设有四个，沿圆周方向均匀分布于第一径向定子与转子之间；所述第一径向定子沿径向向内延伸有八个第一径向齿，每两个第一径向齿一对共计形成四个第二径向定子安装槽；所述第二径向定子与第一径向定子、第一径向齿之间均填充有非导磁材料；所述第二径向定子呈E型，包括一个第一宽齿和两个第一窄齿，两第一窄齿对称分布于所述第一宽齿的两侧；所述第一窄齿与相邻的第一径向齿连同其间填充的非导磁材料构成第一复合齿；所述第一复合齿上绕有径向悬浮线圈，相对的两个第二径向定子上的径向悬浮线圈串联，构成两个径向悬浮绕组；所述第一宽齿上绕有径向偏置线圈，所有径向偏置线圈串联，构成一个径向偏置绕组；或者，所述第一复合齿上绕有径向偏置线圈，所有径向偏置线圈串联构成一个径向偏置绕组；所述第一宽齿上绕有径向悬浮线圈，相对的两个第二径向定子上的径向悬浮线圈串联，构成两个径向悬浮绕组。

【技术特征摘要】
1.一种磁轴承，其特征在于，包括转轴、转子、第一径向定子和第二径向定子；所述第一径向定子呈环形，与所述转轴同轴线设置；所述转子套设于转轴上，与转轴一同设于第一径向定子内；所述第二径向定子设有四个，沿圆周方向均匀分布于第一径向定子与转子之间；所述第一径向定子沿径向向内延伸有八个第一径向齿，每两个第一径向齿一对共计形成四个第二径向定子安装槽；所述第二径向定子与第一径向定子、第一径向齿之间均填充有非导磁材料；所述第二径向定子呈E型，包括一个第一宽齿和两个第一窄齿，两第一窄齿对称分布于所述第一宽齿的两侧；所述第一窄齿与相邻的第一径向齿连同其间填充的非导磁材料构成第一复合齿；所述第一复合齿上绕有径向悬浮线圈，相对的两个第二径向定子上的径向悬浮线圈串联，构成两个径向悬浮绕组；所述第一宽齿上绕有径向偏置线圈，所有径向偏置线圈串联，构成一个径向偏置绕组；或者，所述第一复合齿上绕有径向偏置线圈，所有径向偏置线圈串联构成一个径向偏置绕组；所述第一宽齿上绕有径向悬浮线圈，相对的两个第二径向定子上的径向悬浮线圈串联，构成两个径向悬浮绕组。2.根据权利要求1所述的磁轴承，其特征在于，还包括环形磁导轭，所述套设于所述第一径向定子上。3.根据权利要求2所述的磁轴承，其特征在于，所述环形磁导轭的两端嵌装有轴向定子，所述轴向定子沿轴向方向开设有供所述转轴穿出的通孔，沿通孔周边向内延伸有环形齿，所述环形齿与转子间隙配合；所述环形齿上绕有轴向悬浮线圈，两轴向悬浮线圈串联构成一轴向悬浮绕组。4.根据权利要求2所述的磁轴承，其特征在于，所述转子的两端还分别设有一个轴向力永磁定子和一个轴向力电磁定子；所述轴向力永磁定子呈环形，嵌装于环形磁导轭内；所述轴向力电磁定子设有四个，沿圆周方向均匀分布于所述轴向力永磁定子内；所述轴向力永磁定子...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘泽远，张腾飞，陈轶涵，郭鸿浩，巩飞，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32