永磁偏置径向磁轴承制造技术

本发明专利技术涉及一种永磁偏置径向磁轴承，包括转子模块及定子模块，转子模块设置在定子模块内侧，具有径向方向及轴向方向，定子模块包括径向定子、两个第一环状永磁铁及两个第一环形软铁，径向定子上分别依次设置一第一环状永磁铁及一第一环状软铁，两个第一环状永磁铁及两个第一环状软铁分别关于径向方向对称；转子模块包括两个第二环状永磁铁、两个第二环形外软铁及第二环形内软铁，两个第二环形外软铁沿轴向方向设置在第二环形内软铁的两侧，且与第二环形内软铁之间设置第二环状永磁铁，第二环状永磁铁与第一环状永磁铁在径向方向上正对设置，且充磁方向相反，第二环状外软铁与第一环形软铁在径向方向上正对设置，结构简单紧凑，易于微小型化。易于微小型化。易于微小型化。

【技术实现步骤摘要】
永磁偏置径向磁轴承


[0001]本专利技术涉及磁轴承
，特别是涉及一种永磁偏置径向磁轴承。

技术介绍

[0002]在磁轴承
，磁轴承又称磁悬浮轴承，利用磁力作用将转子悬浮于空气中，以使得转子与定子间无任何机械接触。磁轴承与传统的滚动轴承、滑动轴承以及油膜轴承相比，具有噪声小、寿命长、免润滑、无油污染等优点，特别适用于高速、真空、超净等特殊环境中，并且在微小型化后可适用于体内植入式左心室辅助离心血液泵(人工心脏)、医学内窥镜、微泵、微激光扫描器等应用场合。
[0003]目前磁轴承按照偏置磁场来源可以划分成两类：第一类是主动磁轴承，通过设置磁轴承线圈并在磁轴承线圈中施加偏置电流用以提供偏置磁场，但是这种磁轴承体积，重量以及功耗相对较大，不适宜进行微小型化。第二类是永磁偏置磁轴承，通过设置永磁体以产生偏置磁场，而永磁偏置磁轴承按照控制模组的集成度可以大致划分成两种：第一种是在轴向和径向通过独立的磁轴承模块实现五自由度支承，但是这种设计方式使得整个永磁偏置磁轴承的轴向尺寸较长，系统复杂度较高；第二种是将径向和轴向磁轴承模块整合到一起，但这种设计导致转子结构设计复杂，定子径向尺寸较大，轴向和侧倾被动控制刚度较低，甚至接近无被动控制刚度，造成永磁偏置磁轴承的功耗较大，不适宜进行微小型化。
[0004]因此，提供一种微小型化并且结构简单的永磁偏置径向磁轴承显得尤为重要。

技术实现思路

[0005]基于此，有必要针对上述问题，提供一种永磁偏置径向磁轴承，该永磁偏置径向磁轴承结构简单紧凑可靠，易于进行微小型化。
[0006]本专利技术提供一种永磁偏置径向磁轴承，包括同轴的转子模块及定子模块，所述转子模块设置在所述定子模块内侧，具有径向方向及轴向方向，其中：
[0007]所述定子模块包括径向定子、两个第一环状永磁铁及两个第一环形软铁，所述径向定子相对的两侧分别依次设置一所述第一环状永磁铁及一第一环状软铁，两个所述第一环状永磁铁及两个第一环状软铁分别关于所述径向方向对称；
[0008]所述转子模块包括两个第二环状永磁铁、两个第二环形外软铁及第二环形内软铁，两个所述第二环形外软铁沿所述轴向方向设置在所述第二环形内软铁的两侧，且与所述第二环形内软铁之间设置所述第二环状永磁铁，所述第二环状永磁铁与所述第一环状永磁铁在所述径向方向上正对设置，且充磁方向相反，所述第二环状外软铁与所述第一环形软铁在所述径向方向上正对设置。
[0009]上述永磁偏置径向磁轴承，正对设置的第二环状永磁铁和第一环状永磁铁提供静态偏置磁场，在此基础上定子模块和转子模块同轴设置使得整体结构关于轴向方向对称，转子轴在轴向不受力，转子轴不受扭矩，处于轴向平衡位置。而在第二环状永磁铁外侧设置第二环状外软铁、在第一环状永磁铁外侧设置第一环状软铁大大增强偏置磁场的磁场密
度，并且两组第二环状永磁铁和第一环状永磁铁所形成的两个静态偏置磁场磁路独立不干涉，整体偏置磁场强度相对与传统的将永磁铁仅放置在定子或者转子中的结构大大增强。由于转子轴设置在转子模块内，其轴向刚度是由偏置磁场提供的被动轴向刚度、侧倾刚度是由偏置磁场提供的被动侧倾刚度，在偏置磁场强度较大时，使得转子轴在轴向方向和侧倾方向上产生足量的被动控制刚度，进而使得转子定子的结构简单紧凑可靠，易于进行微小型化。
[0010]在其中一个实施例中，正对设置的所述第一环状永磁铁和所述第二环状永磁铁在所述轴向方向上的厚度大致一致。
[0011]上述永磁偏置径向磁轴承，通过限定正对设置的第一环状永磁铁和第二环状永磁铁在轴向方向上的厚度大致一致，以使得轴向方向上第一环状永磁铁和第二环状永磁铁正对设置，保证结构对称。
[0012]在其中一个实施例中，正对设置的所述第一环状软铁和所述第二环形外软铁在所述轴向方向上的厚度大致一致。
[0013]上述永磁偏置径向磁轴承，通过限定正对设置的第一环状软铁和第二环形外软铁在轴向方向上的厚度大致一致，以使得轴向方向上第一环状软铁和第二环形外软铁正对设置，保证结构对称。
[0014]在其中一个实施例中，所述第二环状永磁铁的外径小于或等于所述第二环形外软铁的外径。
[0015]上述永磁偏置径向磁轴承，通过限定第二环状永磁铁的外径小于或等于第二环形外软铁的外径，使得两个偏置磁场磁路稳定。
[0016]在其中一个实施例中，所述第一环状永磁铁的外径大于或等于所述第一环形软铁的外径。
[0017]上述永磁偏置径向磁轴承，通过限定第一环状永磁铁的外径大于或等于第一环形软铁的外径，使得两个偏置磁场磁路稳定。
[0018]在其中一个实施例中，所述径向定子为塔形结构，且靠近所述第二环形内软铁的端部形成定子磁极，所述第一环状永磁铁及所述第一环状软铁依次设置在所述定子磁极上。
[0019]上述永磁偏置径向磁轴承，通过限定径向定子为塔形结构，且靠近第二环形内软铁的端部形成定子磁极，以便于第一环状永磁铁及第一环状软铁的设置。
[0020]在其中一个实施例中，所述定子磁极的数目为大于或等于4的偶数，多个所述定子磁极沿周向方向均匀分布在所述转子轴。
[0021]上述永磁偏置径向磁轴承，通过限定定子磁极的数目为大于或等于4的偶数，并且沿转子轴的周向方向均匀分布，以实现转子定子的结构对称，并且更加紧凑可靠，易于进行微小型化。
[0022]在其中一个实施例中，所述定子磁极的数目为4的倍数，多个所述定子磁极关于所述轴向方向对称，且相对的一对所述定子磁极的偏置磁场方向相反。
[0023]上述永磁偏置径向磁轴承，通过限定定子磁极的数目为4的倍数，并且多个定子磁极关于所述轴向方向对称，相对的一对定子磁极的偏置磁场方向相反，以实现转子定子的结构对称，并且更加紧凑可靠，易于进行微小型化。
[0024]在其中一个实施例中，所述定子磁极的截面形状为T型，所述定子模块还包括多个控制线圈，一所述控制线圈设置在一所述定子磁极上，且相对的一对所述定子磁极上的所述控制线圈相串联。
[0025]上述永磁偏置径向磁轴承，通过在定子磁极上设置控制线圈，并且限定相对的一对定子磁极上的控制线圈相串联，以在转子轴在轴向上偏离平衡位置时将转子轴拉回径向平衡位置。
[0026]在其中一个实施例中，所述第一环状永磁铁和/或所述第二环状永磁铁采用铷铁硼材料制备，当然，第一环状永磁铁和第二环状永磁铁的制备材料并不局限于此，还可以为其他具有高饱和磁感应强度的材料。
附图说明
[0027]图1为本专利技术提供的一种永磁偏置径向磁轴承的一结构示意图；
[0028]图2为图1中永磁偏置径向磁轴承的剖视图；
[0029]图3为本专利技术提供的一种永磁偏置径向磁轴承与转子轴所组成模块的结构示意图；
[0030]图4为图3中永磁偏置径向磁轴承与转子轴所组成模块的俯视图；
[0031]图5为图3中永磁偏置径向磁轴承与转子轴所组成模块的偏置磁场磁路示意图；
[0032]图6为图3中永磁偏置径本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种永磁偏置径向磁轴承，其特征在于，包括同轴的转子模块及定子模块，所述转子模块设置在所述定子模块内侧，具有径向方向及轴向方向，其中：所述定子模块包括径向定子、两个第一环状永磁铁及两个第一环形软铁，所述径向定子相对的两侧分别依次设置一所述第一环状永磁铁及一第一环状软铁，两个所述第一环状永磁铁及两个第一环状软铁分别关于所述径向方向对称；所述转子模块包括两个第二环状永磁铁、两个第二环形外软铁及第二环形内软铁，两个所述第二环形外软铁沿所述轴向方向设置在所述第二环形内软铁的两侧，且与所述第二环形内软铁之间设置所述第二环状永磁铁，所述第二环状永磁铁与所述第一环状永磁铁在所述径向方向上正对设置，且充磁方向相反，所述第二环状外软铁与所述第一环形软铁在所述径向方向上正对设置。2.根据权利要求1所述的永磁偏置径向磁轴承，其特征在于，正对设置的所述第一环状永磁铁和所述第二环状永磁铁在所述轴向方向上的厚度大致一致。3.根据权利要求1所述的永磁偏置径向磁轴承，其特征在于，正对设置的所述第一环状软铁和所述第二环形外软铁在所述轴向方向上的厚度大致一致。4.根据权利要求1所述的永磁偏置径向磁轴承，其特征在于，所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：饶俊，
申请(专利权)人：饶俊，
类型：发明
国别省市：