一种倾斜磁化竖直气隙式磁悬浮重力补偿器制造技术

本发明专利技术属于磁悬浮技术领域，所述倾斜磁化竖直气隙式磁悬浮重力补偿器，包括定子和动子，且二者之间存在气隙；定子包括定子框架、定子永磁体、定子绕组和定子基座；定子永磁体、定子绕组安装在定子框架上，定子框架安装在定子基座上；动子包括动子框架和动子永磁体；动子永磁体安装在动子框架上。所述倾斜磁化竖直气隙式磁悬浮重力补偿器，利用定子永磁体与动子永磁体之间的相互作用力实现对磁悬浮系统中悬浮对象重力的补偿；倾斜磁化竖直气隙式磁悬浮重力补偿器具有结构简单、易于制造、无摩擦、无磨损、无需润滑、刚度低、行程大的优点。行程大的优点。行程大的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种倾斜磁化竖直气隙式磁悬浮重力补偿器


[0001]本专利技术属于磁悬浮
，具体涉及一种磁悬浮重力补偿器。

技术介绍

[0002]基于磁悬浮技术的装置，例如磁悬浮飞轮储能系统、磁悬浮旋转电机、磁悬浮平面电机等，具有无摩擦、无磨损、高速、高精度等优势，被广泛应用于现代工业的多个领域。
[0003]相比于传统的采用机械轴承支承其转子或动子的装置，磁悬浮装置利用磁悬浮技术使其转子或动子悬浮，避免了磁悬浮装置的转子或动子与固定部分之间的机械接触，具有无摩擦、无磨损、无需润滑、高精度、长寿命等优势，在高速飞轮储能、精密制造等领域有广阔的应用前景。
[0004]通常，磁悬浮装置利用通电线圈与永磁体或铁磁性材料或导体板之间的相互作用产生悬浮力。然而，这种工作方式往往会产生较多的热量，导致温度升高，影响系统性能。因此，磁悬浮装置往往采用重力补偿器抵消悬浮对象的重力，以实现降低系统发热、提高系统精度的目的。
[0005]本
研究人员针对重力补偿器已经做了一些研究，如专利CN106953551A公开了一种命名为“磁悬浮重力补偿器”的重力补偿装置，所述磁悬浮重力补偿器由定子、动子组成，通过定子永磁体与动子菱形永磁体阵列之间的相互作用实现对磁悬浮系统中运动质量的补偿；然而，所述磁悬浮重力补偿器动子采用菱形永磁体阵列，导致装置行程较小，而且增加了制造的难度，不利于其应用。相应地，本
存在着发展一种行程更大、易于制造的重力补偿器的技术需求。

技术实现思路

[0006]为达到上诉目的，本专利技术提供了一种倾斜磁化竖直气隙式磁悬浮重力补偿器，包括定子、动子；
[0007]其中，所述定子包括：长方体形状的定子框架、长方体形状的定子永磁体、截面为矩形的环状的定子绕组、长方体形状的定子基座，定子绕组的数量为2个；
[0008]所述定子框架上开设有用于放置定子永磁体的第一凹槽和放置定子绕组的两个第二凹槽，两个所述第二凹槽分别对称开设在定子框架的第一侧面和第二侧面上，且围绕所述第一凹槽设置；所述定子永磁体嵌入在定子框架上的第一凹槽固定，两个所述定子绕组嵌入在定子框架上对应的第二凹槽固定；
[0009]所述定子框架的底端与定子基座垂直连接；
[0010]其中，所述动子包括：长方体形状的动子基座、动子框架、长方体形状的动子永磁体，动子永磁体的数量为4个；
[0011]所述动子框架与动子基座的底面固定连接，动子框架为两个对称设置的框架部件，且两个框架部件相对的一侧中间形成一个空腔，该空腔两侧的每个框架部件表面均设置有上下排列的2个槽体，该4个动子永磁体分别嵌入在动子框架上的4个槽体内；
[0012]所述定子框架插入所述空腔内，相应的位于定子框架上的定子永磁体和定子绕组处于该空腔内。
[0013]优选地，所述定子永磁体和第一凹槽的数量均为1个，所述第一凹槽贯通定子框架上相对的第一侧面和第二侧面设置，所述定子永磁体嵌入在定子框架上的第一凹槽内固定设置，所述定子永磁体被2个所述定子绕组环绕。
[0014]优选地，所述定子永磁体和第一凹槽的的数量均为2个，所述第一凹槽分别位于定子框架上相对的第一侧面和第二侧面，每个第一凹槽均被设置在同一侧面上的第二凹槽环绕包围，两个定子永磁体分别嵌入在两个第一凹槽内固定设置，每个定子永磁体均被一个对应的环形的定子绕组环绕。
[0015]进一步地，以一垂直于空腔延伸方向的平面去截该重力补偿器作为观察的剖视面，以该剖视面的水平方向为Y轴方向，竖直向上方向为Z轴正方向，垂直该剖视面的方向为X轴方向；
[0016]在该坐标系下定义定子永磁体的充磁方向沿着Y轴正方向；
[0017]在该坐标系下的YZ平面内，四个动子永磁体分布在该YZ坐标系内的四个象限中，定义处于第三象限内的动子永磁体的充磁方向为Y轴正向逆时针旋转θ角度，则处于第一象限的动子永磁体充磁方向与第三象限的动子永磁体充磁方向相反，则处于第二象限的动子永磁体充磁方向为180
°‑
θ，则处于第四象限的动子永磁体充磁方向与第二象限的动子永磁体充磁方向相反，其中θ是大于0
°
且小于90
°
的角。
[0018]优选地，所述定子框架、定子基座、动子框架均采用非铁磁性材料制成。
[0019]本专利技术提供的一种倾斜磁化竖直气隙式磁悬浮重力补偿器，包括定子、动子；
[0020]其中，所述定子包括：圆环形的定子框架、圆环形的定子永磁体、圆环形的定子绕组、圆形的定子基座，定子绕组数量为4个；
[0021]所述定子框架的内侧和外侧的环向设有用于放置定子永磁体的第一凹槽和放置定子绕组的4个第二凹槽，四个所述第二凹槽分别设置在定子框架的内侧和外侧且每定子框架的每一侧均设置两个第二凹槽，且位于同一侧的两个第二凹槽之间被第一凹槽隔开；所述定子永磁体嵌入在定子框架上的第一凹槽内固定，四个所述定子绕组分别嵌入在定子框架上的对应的第二凹槽内固定；
[0022]所述定子框架的底端与定子基座垂直连接；
[0023]其中，所述动子包括：圆形的动子基座、动子框架、圆环形的动子永磁体；
[0024]所述动子永磁体数量为4个，所述动子框架与动子基座的底面固定连接，动子框架为两个同心设置圆环形框架部件，且两个框架部件相对的一侧中间形成一个空腔，该空腔两侧的每个框架部件表面均设置有2个环形的槽体，该4个动子永磁体分别嵌入在动子框架上的4个槽体内；
[0025]所述定子框架插入所述空腔内，相应的位于定子框架上的定子永磁体和定子绕组处于该空腔内。
[0026]优选地，所述定子永磁体和第一凹槽的数量均为2个，用于2个所述定子永磁体嵌入放置的第一凹槽分别设置在定子框架的内侧和外侧，每一侧的第一凹槽在竖直方向上的两边分别设置有一第二凹槽，每一侧的两个定子绕组之间均设置有一定子永磁体。
[0027]优选地，所述定子永磁体沿着定子框架的环向间隔设置，用于所述定子永磁体嵌
入放置的第一凹槽贯通定子框架的内侧和外侧，第一凹槽沿着定子永磁体的环向间隔设置，所述定子永磁体为多段弧形结构。
[0028]进一步地，以一垂直于空腔延伸方向的平面去截该重力补偿器作为观察的剖视面，以该剖视面的水平方向为Y轴方向，竖直向上方向为Z轴正方向，垂直该剖视面的方向为X轴方向；
[0029]在该坐标系下，定义定子永磁体的充磁方向沿着Y轴正方向；
[0030]在该坐标系下的YZ平面，四个动子永磁体分布在该YZ坐标系内的四个象限中，定义处于第三象限内的动子永磁体的充磁方向为Y轴正向逆时针旋转θ角度，则处于第一象限的动子永磁体充磁方向与第三象限的动子永磁体充磁方向相反，则处于第二象限的动子永磁体充磁方向为180
°‑
θ，则处于第四象限的动子永磁体充磁方向与第二象限的动子永磁体充磁方向相反；其中θ是大于0
°
且小于90
°
的角。
[0031]优选地，所述定子框架、定本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种倾斜磁化竖直气隙式磁悬浮重力补偿器，其特征在于，包括定子(1)、动子(2)；所述定子(1)包括：长方体形状的定子框架(11)、长方体形状的定子永磁体(12)、截面为矩形的环状的定子绕组(13)、长方体形状的定子基座(14)，定子绕组(13)的数量为2个；所述定子框架(11)上开设有用于放置定子永磁体(12)的第一凹槽和放置定子绕组(13)的两个第二凹槽，两个所述第二凹槽分别对称开设在定子框架(11)的第一侧面和第二侧面上，且围绕所述第一凹槽设置；所述定子永磁体(12)嵌入在定子框架(11)上的第一凹槽固定，两个所述定子绕组(13)嵌入在定子框架(11)上对应的第二凹槽固定；所述定子框架(11)的底端与定子基座(14)垂直连接；所述动子(2)包括：长方体形状的动子基座(21)、动子框架(22)、长方体形状的动子永磁体(24)，动子永磁体(24)的数量为4个；所述动子框架(22)与动子基座(21)的底面固定连接，动子框架(22)为两个对称设置的框架部件，且两个框架部件相对的一侧中间形成一个空腔(23)，该空腔(23)两侧的每个框架部件表面均设置有上下排列的2个槽体，该4个动子永磁体分别嵌入在动子框架(21)上的4个槽体内；所述定子框架(11)插入所述空腔(23)内，相应的位于定子框架(11)上的定子永磁体(12)和定子绕组(13)处于该空腔(23)内。2.如权利要求1所述的磁悬浮重力补偿器，其特征在于，所述定子永磁体(12)和第一凹槽的数量均为1个，所述第一凹槽贯通定子框架(11)上相对的第一侧面和第二侧面设置，所述定子永磁体(12)嵌入在定子框架(11)上的第一凹槽内固定设置，所述定子永磁体(12)被2个所述定子绕组(13)环绕。3.如权利要求1所述的磁悬浮重力补偿器，其特征在于，所述定子永磁体(12)和第一凹槽的数量均为2个，两个所述第一凹槽分别位于定子框架(11)上相对的第一侧面和第二侧面，每个第一凹槽均被设置在同一侧面上的第二凹槽环绕包围，两个定子永磁体(12)分别嵌入在两个第一凹槽内固定设置，每个定子永磁体(12)均被一个对应的环形的定子绕组(13)环绕。4.如权利要求2或3中任一项所述的磁悬浮重力补偿器，其特征在于，以一垂直于空腔(23)延伸方向的平面去截该重力补偿器作为观察的剖视面，以该剖视面的水平方向为Y轴方向，竖直向上方向为Z轴正方向，垂直该剖视面的方向为X轴方向；在该坐标系下定义定子永磁体(12)的充磁方向沿着Y轴正方向；在该坐标系下的YZ平面内，四个动子永磁体(24)分布在该YZ坐标系内的四个象限中，定义处于第三象限内的动子永磁体的充磁方向为Y轴正向逆时针旋转θ角度，则处于第一象限的动子永磁体充磁方向与第三象限的动子永磁体充磁方向相反，则处于第二象限的动子永磁体充磁方向为180
°‑
θ，则处于第四象限的动子永磁体充磁方向与第二象限的动子永磁体充磁方向相反，其中θ是大于0
°
且小于90
°
的角。5.如权利要求1～3中任一项所述的磁悬浮重力补偿器，其特征在于，所述定子框架(11)、定子基座(14)、动子框架(22)均...

【专利技术属性】
技术研发人员：周一恒，李延宝，吕奇超，吕东元，陈曦，
申请(专利权)人：上海航天控制技术研究所，
类型：发明
国别省市：