一种无定子齿异极式永磁偏置混合径向磁轴承制造技术

本发明专利技术涉及磁轴承技术领域，更具体地，涉及一种无定子齿异极式永磁偏置混合径向磁轴承，包括定子、转子、永磁体、控制线圈和转轴，所述的转子设置在定子内，所述的转子与定子之间具有工作气隙，所述的转轴固定设置在转子上，所述的转子相对于所述的定子旋转，至少两个所述的永磁体中心对称设置在定子上，相邻的永磁体之间设置有缠绕于定子上的控制线圈，4个控制线圈中心对称设置在定子上。整体结构对称简单，减少了定子铁芯损耗，缩小了径向尺寸，提高空间利用率。

A kind of permanent magnet offset hybrid radial magnetic bearing without stator teeth and different poles

The invention relates to the technical field of magnetic bearing, more specifically, to a non stator tooth heteropolar permanent magnet offset hybrid radial magnetic bearing, which comprises a stator, a rotor, a permanent magnet, a control coil and a rotating shaft. The rotor is arranged in the stator, the rotor and the stator have a working air gap, the rotating shaft is fixedly arranged on the rotor, and the rotor is relative to the stator When the stator rotates, at least two permanent magnets are symmetrically arranged on the stator, a control coil wound on the stator is arranged between adjacent permanent magnets, and four control coils are symmetrically arranged on the stator. The overall structure is symmetrical and simple, reducing the stator core loss, reducing the radial size, and improving the space utilization.

【技术实现步骤摘要】
一种无定子齿异极式永磁偏置混合径向磁轴承
本专利技术涉及磁轴承
，更具体地，涉及一种无定子齿异极式永磁偏置混合径向磁轴承。
技术介绍
随着现代工业的飞速发展，高速和超高速电机得到日益广泛的应用。但电机转速的提升，对轴承性能的要求也越来越高，传统机械轴承已无法满足其需求。相比之下，由于磁轴承的定、转子之间不存在机械上的接触，所以磁轴承的转子可达到很高的运转转速，并且具有机械磨损小、能耗低、寿命长、无润滑和无污染等优点，特别适合高速、真空、超洁净和核等特殊的应用场合，因此也受到日益广泛的关注。磁轴承按照磁力的提供方式，可分为有源磁轴承(电磁轴承)、无源磁轴承(永磁轴承)和混合磁轴承(永磁和电磁混合的磁轴承)，混合磁轴承又称永磁偏置混合磁轴承；永磁偏置混合磁轴承兼具了无源磁轴承和有源磁轴承的优点，充分利用了永磁体来提供偏置磁场，降低了系统的待机损耗；目前的同极式永磁偏置混合磁轴承由于本身永磁偏置磁通存在轴向走向，轴承的轴向长度长，不利于转子临界转速提高。异极式永磁偏置混合径向磁轴承虽然不存在这个问题，但是目前的结构仍在一定程度上存在不足。例如电励磁磁路穿过永磁体，不仅需要较大的励磁电流、功耗较大，而且对永磁体反复充退磁，降低了永磁体的可靠性；亦或为了永磁磁路和电励磁磁路解耦，在永磁体旁边采用辅助气隙作为电励磁磁路。这可能使永磁体损失较大磁动势或较严重的漏磁；并且近乎所有的永磁偏置混合磁轴承都具有定子齿，以缠绕电磁激励绕组；这势必导致轴承径向尺寸较大，若想进一步缩小永磁偏置混合磁轴承的尺寸，则需要开发一种新型的无定子齿异极式永磁偏置混合径向磁轴承，以满足工业趋小化发展方向。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种无定子齿异极式永磁偏置混合径向磁轴承，整体结构对称简单，减少了定子铁芯损耗，缩小了径向尺寸，提高空间利用率。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种无定子齿异极式永磁偏置混合径向磁轴承，包括定子、转子、永磁体、控制线圈和转轴，所述的转子设置在定子内，所述的转子与定子之间具有工作气隙，所述的转轴固定设置在转子上，所述的转子相对于所述的定子旋转，4个所述的永磁体中心对称设置在定子上，相邻的永磁体之间设置有缠绕于定子上的控制线圈，至少两个控制线圈中心对称设置在定子上。在本装置中，由于结构对称，因此本装置的永磁偏置磁路和控制磁路在结构上也是对称分布，当转子位于中心位置且控制线圈的控制电流为零时，工作气隙偏置磁通密度相等，转子受到的合力为零。若转子受到扰动力，造成上下工作气隙中的偏置磁通发生变化，磁通与工作气隙中的偏置磁通叠加，将转子拉回平衡位置，因此不论转子受到哪个方向的外扰动，均能够保持转子在平衡位置。且本装置中减少了定子齿的设置，减少了定子损耗，结构也更加简单，缩小了磁轴承径向尺寸，提高空间利用率，扩大了应用范围。且永磁磁路的路径短，控制磁路不经过永磁体，不存在附加气隙，所需控制磁动势小，效率高；调节励磁电流不会引起永磁体的不可逆失磁，提高系统可靠性。控制磁路和永磁偏置磁路解耦性好，有利于控制系统设计。进一步的，所述的控制线圈包括正向控制线圈和反向控制线圈，所述的正向控制线圈和反向控制线圈串联且绕线方向相反。进一步的，相邻的所述的永磁铁相对的磁极为同极。其中，永磁体由烧结钕铁硼制成。相邻两块永磁体的大小相同，充磁方向相反。进一步的，所述的永磁体为长方体结构，相邻的永磁体两两相互垂直嵌入定子。进一步的，所述的定子上设有若干开孔，所述的永磁体嵌入开孔内。进一步的，所述的开孔的壁厚为0.8-1.2mm。优选为1mm。进一步的，所述的定子上设有凹槽，所述的控制线圈缠绕在凹槽内。其中控制线圈进行灌胶处理。进一步的，所述的工作气隙小于1mm。进一步的，所述的定子和转子均由多层无取向硅钢片轴向叠压而成。转轴由高强度钢制成，固定设置在转子的转动中心并随转子一同转动。进一步的，还包括功率放大器，所述的控制线圈与功率放大器电连接。进一步的，在定子的外围设置有散热片用于对定子进行散热。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本装置中减少了定子齿的设置，减少了定子损耗，结构也更加简单，缩小了磁轴承径向尺寸，提高空间利用率，扩大了应用范围。且永磁磁路的路径短，控制磁路不经过永磁体，不存在附加气隙，所需控制磁动势小，效率高；调节励磁电流不会引起永磁体的不可逆失磁，提高系统可靠性。控制磁路和永磁偏置磁路解耦性好，有利于控制系统设计。本装置整体结构对称，径向各个方向均能满足不同承载力要求，不仅能够满足卧式系统承载转子重力的需求，也可应用于立式系统。附图说明图1为本专利技术的整体结构示意图；图2为本专利技术在一个实施例中永磁偏置磁路示意图；图3为本专利技术在一个实施例中控制磁路示意图；图4为本专利技术在一个实施例中合成磁路示意图。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本专利技术的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。本专利技术实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本专利技术的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。实施例1：如图1所示，一种无定子齿异极式永磁偏置混合径向磁轴承，包括定子3、转子4、永磁体1、控制线圈和转轴5，定子3和转子4均为环状结构，定子3和转子4由多层无取向硅钢片轴向叠压而成。永磁体1由烧结钕铁硼制成，转轴5由高强度钢制成。其中，转子4设置在定子3内，转子4与定子3之间设置有小于1mm的工作间隙，转子4可相对于定子3旋转。4个永磁体1中心对称设置在定子3上，永磁体1为规则长方体结构，每个永磁体1大小相同，且相邻的永磁体1相对的磁极相同，因此相邻的永磁体1的充磁方向相反。具体地，在定子3上设置有4个用嵌入永磁体1的开孔，相邻的永磁体1相互垂直嵌入到开孔内，开孔的壁厚为0.8-1.2mm。优选为1mm。4个永磁铁分别中心对称设置在定子3上，充磁方向采用周向充磁。在定子3的外围设置有散热片用于对定子3进行散热。在相邻的永磁铁之间均设置有控制线圈，在本实施例中，控制线圈设置有4个，每个控制线圈分别设置在两个相邻的永磁体1的中间，控制线圈与相邻两个永磁体1之间的距离相同。其中，本实施例的控制线圈由正向控制线圈2-1和反向控制线圈2-2组成，正向控制线圈2-1和反向控制线圈2-2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无定子齿异极式永磁偏置混合径向磁轴承，其特征在于，包括定子(3)、转子(4)、永磁体(1)、控制线圈和转轴(5)，所述的转子(4)设置在定子(3)内，所述的转子(4)与定子(3)之间具有工作气隙(6)，所述的转轴(5)固定设置在转子(4)上，所述的转子(4)相对于所述的定子(3)旋转，至少两个所述的永磁体(1)中心对称设置在定子(3)上，相邻的永磁体(1)之间设置有缠绕于定子(3)上的控制线圈，4个控制线圈中心对称设置在定子(3)上。/n

【技术特征摘要】
1.一种无定子齿异极式永磁偏置混合径向磁轴承，其特征在于，包括定子(3)、转子(4)、永磁体(1)、控制线圈和转轴(5)，所述的转子(4)设置在定子(3)内，所述的转子(4)与定子(3)之间具有工作气隙(6)，所述的转轴(5)固定设置在转子(4)上，所述的转子(4)相对于所述的定子(3)旋转，至少两个所述的永磁体(1)中心对称设置在定子(3)上，相邻的永磁体(1)之间设置有缠绕于定子(3)上的控制线圈，4个控制线圈中心对称设置在定子(3)上。


2.根据权利要求1所述的一种无定子齿异极式永磁偏置混合径向磁轴承，其特征在于，所述的控制线圈包括正向控制线圈(2-1)和反向控制线圈(2-2)，所述的正向控制线圈(2-1)和反向控制线圈(2-2)串联且绕线方向相反。


3.根据权利要求1所述的一种无定子齿异极式永磁偏置混合径向磁轴承，其特征在于，相邻的所述的永磁铁相对的磁极为同极。


4.根据权利要求1所述的一种无定子齿异极式永磁偏置混合径向磁轴承，其特征在于，所述的永磁体(1)为长方体结构，相邻...

【专利技术属性】
技术研发人员：江梓丹，洪俊杰，严柏平，王富立，冯君璞，邓雪微，贾智海，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44