一种磁悬浮轴承系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术提供一种磁悬浮轴承系统及其控制方法，磁悬浮轴承系统包括：转轴、轴向磁轴承、径向磁轴承，轴向磁轴承和径向磁轴承均套设在转轴的外周，轴向磁轴承包括轴向磁轴承定子，径向磁轴承包括径向磁轴承定子和径向磁轴承转子，径向磁轴承转子套设在转轴的外周且能一起转动，径向磁轴承定子位于径向磁轴承转子的外周且能对径向磁轴承转子施加径向电磁力，轴向磁轴承定子的至少部分结构位于径向磁轴承转子的轴向一端，轴向磁轴承定子能对径向磁轴承转子施加轴向电磁力。根据本发明专利技术有效地将径向磁轴承与轴向磁轴承结合到一起，形成一体的轴、径向一体的磁轴承结构，使得转子的轴向尺寸减小，解决了转子固频偏低的问题。解决了转子固频偏低的问题。解决了转子固频偏低的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种磁悬浮轴承系统及其控制方法


[0001]本专利技术涉及磁悬浮
，具体涉及一种磁悬浮轴承系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]磁悬浮轴承具有无机械摩擦、无需润滑、临界转速高、使用寿命长以及高可靠性等特点，已广泛应用于高转速、超高转速等领域。位移传感器是磁悬浮系统中一个重要组成部分。磁悬浮传感器与轴承合理布局可以提高磁悬浮系统的可靠性与稳定性。
[0003]如图1，一般的，现有的磁悬浮轴承系统采用的是传感作动分离的形式。如原有技术图所示，其基本结构包括转轴1
’
、径向位移传感器2
’
、径向轴承3
’
、电机转子4
’
、轴向轴承铁芯5
’
、轴向轴承线圈6
’
、转子推力盘7
’
和轴向位移传感器8
’
。
[0004]轴向轴承定子布置于转子推力盘7
’
的两侧，用于检测转子径向位移的径向位移传感器2
’
布置于径向轴承3
’
的一侧，用于检测转子轴向位移的轴向位移传感器8
’
布置于转轴1
’
的左端面，传感器与轴承分开安装。当转轴1
’
发生径向或者轴向位移时，传感器就将检测到的位移改变量转换成信号传递给系统，进而控制轴承出力使轴回到安全位置。
[0005]这种结构存在以下缺点：
[0006]1.止推轴承7
’
占据转轴1
’
一定的长度，导致转子轴向尺寸长，易出现转子固频偏低的问题
[0007]2.轴向传感器检测数值与止推轴承的实际轴向间隙数据可能不一致(主要由于电机运行过程中光轴稳定升高会产生热膨胀，就使得轴向位移传感器8检测到的数据实际为转子1
’
的轴向偏移加上转轴的轴向膨胀，导致存在误差或错误)，会影响系统的控制精度；
[0008]3.传感器与轴向轴承分离布置，造成整个系统出线端子数量较多；
[0009]4.布置轴向传感器需占用一定的转轴轴向空间，造成转轴长度增加，转轴动力学性能下降及整个系统成本增加。
[0010]如图2，专利号CN110242670A公开了一种磁悬浮轴承系统及具有其的工装，磁悬浮轴承系统包括：转轴10
’
、止推轴承20
’
、第一轴向铁芯组件30
’
、第二轴向铁芯组件40
’
、检测组件50
’
。其中第一轴向铁芯组件30
’
套设在转轴10
’
上并位于止推轴承20
’
的第一侧；第二轴向铁芯40
’
套设在转轴10
’
上并位于止推轴承20
’
的第二侧；检测组件50
’
集成在第一轴向铁芯组件30
’
或第二轴向铁芯组件40
’
上。该磁悬浮轴承系统将检测组件集成在第一轴承铁组件或第二轴向铁芯组件上，能够提高其磁悬浮轴承系统的控制精度，并能够减小转轴的长度，进而能够提高转轴的力学性能和质量。该结构的不足之处在于：止推轴承20
’
占据一定转轴10
’
长度，仅在第一轴向铁芯组件30
’
或第二轴向铁芯组件40
’
上集成的检测组件50
’
无法确定转子发热伸长量。
[0011]由于现有技术中的磁悬浮轴承系统的止推轴承占据转轴一定的长度，导致转子轴向尺寸长，易出现转子固频偏低等技术问题，因此本专利技术研究设计出一种磁悬浮轴承系统及其控制方法。

技术实现思路

[0012]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中的磁悬浮轴承系统的止推轴承占据转轴一定的长度，导致转子轴向尺寸长，易出现转子固频偏低的缺陷，从而提供一种磁悬浮轴承系统及其控制方法。
[0013]为了解决上述问题，本专利技术提供一种磁悬浮轴承系统，其包括：
[0014]转轴、轴向磁轴承、径向磁轴承，所述轴向磁轴承和所述径向磁轴承均套设在所述转轴的外周，所述轴向磁轴承包括轴向磁轴承定子，所述径向磁轴承包括径向磁轴承定子和径向磁轴承转子，所述径向磁轴承转子套设在所述转轴的外周且能随着所述转轴一起转动，所述径向磁轴承定子位于所述径向磁轴承转子的外周且能对所述径向磁轴承转子施加径向电磁力，沿所述转轴的轴向方向所述轴向磁轴承定子的至少部分结构位于所述径向磁轴承转子的轴向一端，所述轴向磁轴承定子能对所述径向磁轴承转子施加轴向电磁力。
[0015]在一些实施方式中，所述轴向磁轴承定子包括轴向磁轴承铁芯和轴向磁轴承线圈，所述轴向磁轴承铁芯包括主体部、第一环形部和第二环形部，所述主体部为具有中心孔的圆盘结构，所述中心孔容纳所述转轴从中穿过，所述第一环形部的一端与所述主体部的径向内侧端相接且另一端朝所述径向磁轴承转子的方向延伸，所述第二环形部的一端与所述主体部相接且另一端朝所述径向磁轴承转子的方向延伸，且所述第二环形部位于所述第一环形部的径向外侧，以在所述第一环形部的径向外侧与所述第二环形部的径向内侧之间形成容纳槽，所述轴向磁轴承线圈设置于所述容纳槽中并缠绕在所述第一环形部的外周。
[0016]在一些实施方式中，所述第一环形部沿所述转轴的轴向方向延伸且与所述径向磁轴承转子间隔第一预设距离，所述第二环形部也沿所述转轴的轴向方向延伸且与所述径向磁轴承转子间隔第二预设距离。
[0017]在一些实施方式中，所述径向磁轴承还包括径向磁轴承转子挡板，所述径向磁轴承转子挡板套设在所述转轴上，且所述径向磁轴承转子挡板具有两个，其中一个径向磁轴承转子挡板位于所述径向磁轴承转子的轴向一端，另一个所述径向磁轴承转子挡板位于所述径向磁轴承转子的轴向另一端；两个所述径向磁轴承转子挡板与所述径向磁轴承转子固接且能随所述径向磁轴承转子一体转动。
[0018]在一些实施方式中，两个所述径向磁轴承转子挡板中，相对靠近所述第一环形部和所述第二环形部的径向磁轴承转子挡板与所述第一环形部和所述第二环形部均间隔第三预设距离。
[0019]在一些实施方式中，所述径向磁轴承定子包括径向磁轴承定子铁芯和径向磁轴承线圈，所述径向磁轴承定子铁芯也为环形结构，套设于所述径向磁轴承转子的径向外周且与所述径向磁轴承转子间隔设置。
[0020]在一些实施方式中，所述轴向磁轴承铁芯还包括第三环形部，所述第三环形部的一端与所述主体部的径向外侧端相接，所述第三环形部的另一端延伸至所述径向磁轴承定子铁芯的径向外侧且与所述径向磁轴承定子铁芯相接。
[0021]在一些实施方式中，还包括机壳，所述机壳为筒状结构且位于所述轴向磁轴承和所述径向磁轴承的外周，所述第三环形部的一端位于所述径向磁轴承的轴向一侧，所述第三环形部的另一端位于所述径向磁轴承的轴向另一侧，使得所述第三环形部的部分结构位于所述径向磁轴承铁芯的径向外周本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁悬浮轴承系统，其特征在于：包括：转轴(1)、轴向磁轴承(100)、径向磁轴承(200)，所述轴向磁轴承(100)和所述径向磁轴承(200)均套设在所述转轴(1)的外周，所述轴向磁轴承(100)包括轴向磁轴承定子(101)，所述径向磁轴承(200)包括径向磁轴承定子(201)和径向磁轴承转子(6)，所述径向磁轴承转子(6)套设在所述转轴(1)的外周且能随着所述转轴(1)一起转动，所述径向磁轴承定子(201)位于所述径向磁轴承转子(6)的外周且能对所述径向磁轴承转子(6)施加径向电磁力，沿所述转轴(1)的轴向方向所述轴向磁轴承定子(101)的至少部分结构位于所述径向磁轴承转子(6)的轴向一端，所述轴向磁轴承定子(101)能对所述径向磁轴承转子(6)施加轴向电磁力。2.根据权利要求1所述的磁悬浮轴承系统，其特征在于：所述轴向磁轴承定子(101)包括轴向磁轴承铁芯(8)和轴向磁轴承线圈(4)，所述轴向磁轴承铁芯(8)包括主体部(80)、第一环形部(81)和第二环形部(82)，所述主体部(80)为具有中心孔的圆盘结构，所述中心孔容纳所述转轴(1)从中穿过，所述第一环形部(81)的一端与所述主体部(80)相接且另一端朝所述径向磁轴承转子(6)的方向延伸，所述第二环形部(82)的一端与所述主体部(80)相接且另一端朝所述径向磁轴承转子(6)的方向延伸，且所述第二环形部(82)位于所述第一环形部(81)的径向外侧，以在所述第一环形部(81)的径向外侧与所述第二环形部(82)的径向内侧之间形成容纳槽(84)，所述轴向磁轴承线圈(4)设置于所述容纳槽(84)中并缠绕在所述第一环形部(81)的外周。3.根据权利要求2所述的磁悬浮轴承系统，其特征在于：所述第一环形部(81)沿所述转轴(1)的轴向方向延伸且与所述径向磁轴承转子(6)间隔第一预设距离，所述第二环形部(82)也沿所述转轴(1)的轴向方向延伸且与所述径向磁轴承转子(6)间隔第二预设距离。4.根据权利要求2所述的磁悬浮轴承系统，其特征在于：所述径向磁轴承(200)还包括径向磁轴承转子挡板(5)，所述径向磁轴承转子挡板(5)套设在所述转轴(1)上，且所述径向磁轴承转子挡板(5)具有两个，其中一个径向磁轴承转子挡板(5)位于所述径向磁轴承转子(6)的轴向一端，另一个所述径向磁轴承转子挡板(5)位于所述径向磁轴承转子(6)的轴向另一端；两个所述径向磁轴承转子挡板(5)与所述径向磁轴承转子(6)固接且能随所述径向磁轴承转子(6)一体转动。5.根据权利要求4所述的磁悬浮轴承系统，其特征在于：两个所述径向磁轴承转子挡板(5)中，相对靠近所述第一环形部(81)和所述第二环形部(82)的径向磁轴承转子挡板(5)与所述第一环形部(81)和所述第二环形部(82)均间隔第三预设距离。6.根据权利要求1
‑
5中任一项所述的磁悬浮轴承系统，其特征在于：所述径向磁轴承定子(201)包括径向磁轴承定子铁芯(7)和径向磁轴承线圈(9)，所述径向磁轴承定子铁芯(7)也为环形结构，套设于所述径向磁轴承转子(6)的径向外周且与所述径向磁轴承转子(6)间隔设置。7.根据权利要求6所述的磁悬浮轴承系统，其特征在于：当所述轴向磁轴承定子(101)包括轴向磁轴承铁芯(8)，且所述轴向磁轴承铁芯(8)包括主体部(80)时，所述轴向磁轴承铁芯(8)还包括第三环形部(83)，所述第三环形部(83)的
一端与所述主体部(80)的径向外侧端相接，所述第三环形部(83)的另一端延伸至所述径向磁轴承定子铁芯(7)的径向外侧且与所述径向磁轴承定子铁芯(7)相接。8.根据权利要求7所述的磁悬浮轴承系统，其特征在于：还包括机壳(12)，所述机壳(12)为筒状结构且位于所述轴向磁轴承(100)和所述径向磁轴承(200)的外周，所述第三环形部(83)的一端位于所述径向磁轴承(200)的轴向一侧，所述第三环形部(83)的另一端位于所述径向磁轴承(200)的轴向另一侧，使得所述第三环形部(83)的部分结构位于所述径向磁轴承定子铁芯(7)的径向外周，所述第三环形部(83)的径向内周与所述径向磁轴承定子铁芯(7)固定相接，所述第三环形部(83)的径向外周与所述机壳(12)固定相接。9.根据权利要求1
‑
8中任一项所述的磁悬浮轴承...

【专利技术属性】
技术研发人员：王举，龚高，张超，魏志韬，邓艳，
申请(专利权)人：珠海格力电器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：