具有磁通升高的磁径向轴承制造技术

一种磁轴承(20；220；320)，包括：转子(22；322)，所述转子被支撑以围绕轴线(502)旋转；定子(24；224)，所述定子从第一端(30)延伸到第二端(32)并包括：一个或多个第一永磁体(50)；一个或多个第二永磁体(52)，所述一个或多个第二永磁体与所述一个或多个第一永磁体轴向间隔开；一个或多个中间永磁体(60；230；232)，所述一个或多个中间永磁体轴向位于所述一个或多个第一永磁体与所述一个或多个第二永磁体之间；层叠件齿部(64A、64B、66A、66B)，所述层叠件齿部在所述一个或多个中间永磁体的径向内部；以及多个径向绕组(34A、34B、36A、36B)，所述多个径向绕组分别包围所述多个齿部中的相应的相关联齿部。相关联齿部。相关联齿部。

【技术实现步骤摘要】
具有磁通升高的磁径向轴承
[0001]本申请是申请号为201880022879.6、申请日为2018年2月19日、名称为“具有磁通升高的磁径向轴承”的专利申请的分案申请。
[0002]相关申请的交叉引用要求保护提交于2017年4月1日且标题为“Magnetic Radial Bearing with Flux Boost”的美国专利申请第62/480,412号的权益，该申请的公开内容以引用的方式整体并入本文，如同详细阐述一样。


[0003]本公开涉及磁轴承。更具体地，本公开涉及用在涡轮机中的电磁轴承。

技术介绍

[0004]在主动磁轴承中存在发展良好的技术。公布于2011年7月7日的美国专利申请公布2011/0163622A1(US'622)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，定子具有一对相反的轴向磁极，该对相反的轴向磁极通过轴向背铁在外径(OD)处连结。轴向线圈周向缠绕背铁的内侧并形成穿过轴向磁极和背铁的磁通路径，其中在轴向磁极之间的内侧间隙由该间隙内的转子层叠件堆叠所形成的致动器目标跨越。
[0005]一般来讲，在轴向线圈的径向内侧，US'622定子包括由层叠件堆叠形成的径向致动器磁极组件。该层叠件堆叠具有全环外环部分和多个径向向内的突起，每个突起由相关联的径向控制线圈缠绕。一对永磁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处于其相对的轴向端处。
[0006]一般来讲，在相对侧处形成一对径向磁通回路，其从US'622致动器目标开始径向穿过径向磁极组件，向轴向外侧转向穿过永磁体，并且然后向径向内侧穿过相关联的轴向磁极，轴向向内往回转向以进入致动器目标的端部，并且然后径向向外往回转向。因此，一对符号相反的径向磁通被轴向磁通回路包围。
[0007]另一种四径向磁极径向轴承配置涉及径向和周向而不是轴向通过的磁通路径。在该配置中，可以在若干状况之间进行切换。一组涉及具有穿过一对相反的磁极的中心直径支线和周向穿过围绕另一对相反的磁极中的相应的磁极的背铁的两个周向支线的磁通路径。这两对因此形成两个可能的此类路径，其中每个路径具有两个可能的方向。另外，另一组涉及径向穿过一个磁极、周向转向以穿过背铁到达两个相邻的磁极中的一个并且然后径向往回返回穿过所述相邻的磁极以在轴中与第一支线相遇的第一磁通路径支线。
[0008]提交于2016年2月15日且名称为“Magnetic Bearing”并于2016年9月1日公布为WO/2016/137775(WO'775公布)的PCT/US2016/017943公开了一种利用永磁偏置和电磁偏置的磁径向/止推轴承，该文件的公开内容以引用的方式整体并入本文，如同详细阐述一样。
[0009]提交于2016年8月31日且名称为“Magnetic Thrust Bearing”的美国专利申请第62/381,746号中公开了一种组合永磁偏置和电磁偏置的磁止推轴承，该文件的公开内容以引用的方式整体并入本文，如同详细阐述一样。

技术实现思路

[0010]本公开的一方面涉及一种磁轴承，所述磁轴承包括：转子，所述转子被支撑以围绕轴线旋转；定子，所述定子从第一端延伸到第二端并包括：一个或多个第一永磁体；一个或多个第二永磁体，所述一个或多个第二永磁体与所述一个或多个第一永磁体轴向间隔开；一个或多个中间永磁体，所述一个或多个中间永磁体轴向位于所述一个或多个第一永磁体与所述一个或多个第二永磁体之间；多个层叠件齿部，所述多个层叠件齿部在所述一个或多个中间永磁体的径向内部；以及多个径向绕组，所述多个径向绕组分别包围所述多个齿部中的相应的相关联齿部。
[0011]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和所述一个或多个第二永磁体是非稀土磁体。
[0012]在其他实施方案中的一个或多个实施方案中，所述一个或多个中间永磁体是非稀土磁体。
[0013]在其他实施方案中的一个或多个实施方案中：所述一个或多个第二永磁体具有与所述一个或多个第一永磁体的极性基本上相反的极性；并且所述一个或多个中间永磁体具有基本上横向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的所述极性的极性。
[0014]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和所述一个或多个第二永磁体是全环的。
[0015]在其他实施方案中的一个或多个实施方案中，所述一个或多个中间永磁体是全环的。
[0016]在其他实施方案中的一个或多个实施方案中，所述磁轴承是非止推轴承。
[0017]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：第一端磁轭（即非层叠磁钢），所述第一端磁轭轴向邻接所述一个或多个第一永磁体；以及第二端磁轭（即非层叠磁钢），所述第二端磁轭轴向邻接所述一个或多个第二永磁体。
[0018]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：第一端层叠件，所述第一端层叠件被所述第一端磁轭包围；以及第二端层叠件，所述第二端层叠件被所述第二端磁轭包围。
[0019]在其他实施方案中的一个或多个实施方案中，所述转子还包括：一个或多个第三永磁体；一个或多个第四永磁体，所述一个或多个第四永磁体与所述一个或多个第三永磁体轴向间隔开；以及中心层叠件，所述中心层叠件轴向位于所述一个或多个第三永磁体与所述一个或多个第四永磁体之间。
[0020]在其他实施方案中的一个或多个实施方案中，所述中心层叠件具有在一个或多个第三永磁体和一个或多个第四永磁体的相应的内径(ID)表面的径向外侧的内径(ID)表面。
[0021]在其他实施方案中的一个或多个实施方案中，所述转子还包括：第一端层叠件，所述第一端层叠件轴向邻接所述一个或多个第三永磁体；以及第二端层叠件，所述第二端层叠件轴向邻接所述一个或多个第四永磁体。
[0022]在其他实施方案中的一个或多个实施方案中，所述一个或多个中间永磁体包括：一个或多个第一中间磁体和一个或多个第二中间磁体。所述一个或多个第一中间磁体位于所述一个或多个第一永磁体与所述一个或多个第二中间磁体之间；所述一个或多个第一中
间磁体具有相对于所述一个或多个第一永磁体的极性部分地径向向内指向的极性；并且所述一个或多个第二中间磁体具有相对于所述一个或多个第二永磁体的极性部分地径向向内指向的极性。
[0023]在其他实施方案中的一个或多个实施方案中，一种用于使用所述磁轴承的方法包括使电流行进通过所述多个径向绕组，以便控制所述转子的径向位置。
[0024]在其他实施方案中的一个或多个实施方案中，所述多个径向绕组包括第一对直径上相对的绕组和与所述第一对绕组正交的第二对直径上相对的绕组。
[0025]在其他实施方案中的一个或多个实施方案中，所述第一对绕组和所述第二对绕组各自由相应的相关联的H桥放大器供电。
[0026]在其他实施方案中的一个或多个实施方案中，对于所述第一对绕组和所述第二对绕组中的每个绕组：第一永磁体磁通路径本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁轴承(20；220；320)，所述磁轴承包括：转子(22；322)，所述转子被支撑以围绕轴线(502)旋转；定子(24；224)，所述定子从第一端(30)延伸到第二端(32)并包括：一个或多个第一永磁体(50)；一个或多个第二永磁体(52)，所述一个或多个第二永磁体与所述一个或多个第一永磁体轴向间隔开；一个或多个中间永磁体(60；230，232)，所述一个或多个中间永磁体轴向位于所述一个或多个第一永磁体与所述一个或多个第二永磁体之间；多个层叠件齿部(64A、64B、66A、66B)，所述多个层叠件齿部在所述一个或多个中间永磁体的径向内部；以及多个径向绕组(34A、34B、36A、36B)，所述多个径向绕组分别包围所述多个齿部中的相应的相关联齿部，其中所述一个或多个第二永磁体具有与所述一个或多个第一永磁体的极性基本上相反的极性；并且所述一个或多个中间永磁体具有基本上横向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的所述极性的极性；或者其中所述一个或多个中间永磁体（230,232）具有基本上偏离径向且偏离轴向的极性以使横向中心平面的相对侧处的相应磁通回路升高。2.如权利要求1所述的磁轴承，其中所述一个或多个第一永磁体和所述一个或多个第二永磁体是非稀土磁体。3.如权利要求2所述的磁轴承，其中所述一个或多个中间永磁体是非稀土磁体。4.如权利要求1所述的磁轴承，其中：所述一个或多个第二永磁体具有与所述一个或多个第一永磁体的极性基本上相反的极性；并且所述一个或多个中间永磁体具有基本上横向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的所述极性的极性。5.如权利要求1所述的磁轴承，其中所述一个或多个第一永磁体和所述一个或多个第二永磁体是全环的。6.如权利要求5所述的磁轴承，其中所述一个或多个中间永磁体是全环的。7.如权利要求1所述的磁轴承，所述磁轴承是非止推轴承。8.如权利要求1所述的磁轴承，其中所述定子还包括：非层叠磁钢的第一端磁轭(120)，所述第一端磁轭轴向邻接所述一个或多个第一永磁体；以及非层叠磁钢的第二端磁轭(122)，所述第二端磁轭轴向邻接所述一个或多个第二永磁体。9.如权利要求8所述的磁轴承，其中所述定子还包括：第一端层叠件(134A、134B、136A、136B)，所述第一端层叠件被所述第一端磁轭包围；以及第二端层叠件(138A、138B、140A、140B)，所述第二端层叠件被所述第二端磁轭包围。
10.如权利要求9所述的磁轴承，其中所述转子还包括：一个或多个第三永磁体(150)；一个或多个第四永磁体(152)，所述一个或多个第四永磁体与所...

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