【技术实现步骤摘要】
本申请涉及磁悬浮轴承，特别涉及一种空压机用三自由度组合式纯电磁磁轴承。还涉及一种空压机及其电机。
技术介绍
1、相较于传统中低速电机，高速电机具有转速高、功率密度大等优势，可直连于高速负载，省去了传统的机械齿轮增速装置，节能效果显著，广泛应用于鼓风机、空气压缩机、机床主轴等高速场合，市场前景广阔。常用于高速电机支承的主要有机械轴承、油膜轴承、空气轴承和磁悬浮轴承，其中机械轴承受限于接触摩擦磨损无法长时间工作；而油膜轴承需要专门的油循环系统，结构复杂且经常出现漏油等故障，影响设备正常运转；相较前两者，空气轴承可实现转子的无接触悬浮支承，且空气黏度低，无需额外供气设备，比较适合高速电机支承，但空气轴承对环境要求较高且轴承刚度较低，无法承载大惯量转子。相比前三种轴承，磁轴承消除了摩擦磨损，无需润滑，可以实现转子振动的在线主动控制，提高了系统运行稳定性，是未来高速旋转动力机械发展的理想支承部件。
2、磁轴承按磁力是否可控，可分为主动磁轴承和被动磁轴承，相比被动磁轴承，主动磁轴承具有主动振动控制和主动振动抑制等优势，可实现高速旋转机械的高精度位移控制，应用领域更为广泛。主动磁轴承按偏置磁通的产生方式又可分为永磁偏置磁轴承和纯电磁磁轴承，前者利用偏置电流提供偏置磁场，电磁提供控制磁场，通过偏置磁场与控制磁场的正反向叠加，实现高速转子的稳定悬浮，但永磁偏置磁轴承存在磁力和磁路耦合，提高了控制系统的复杂性，降低了磁轴承的控制精度。相比之下，纯电磁磁轴承可通过结构与磁路设计，实现磁轴承磁力和磁路解耦，提高磁轴承的控制精度，应用范围更广
技术实现思路
1、本申请的目的是提供一种空压机用三自由度组合式纯电磁磁轴承，通过共用定子铁心，将左轴向磁轴承与径向磁轴承集成在一体，实现了径轴向磁轴承的功能集成设计，提高了材料与结构空间的利用率；上述技术方案解决了现有纯电磁磁轴承需组合使用径向磁轴承和轴向磁轴承产生的系统结构复杂、系统可靠性低的问题。本申请的另一目的是提供一种包括空压机用三自由度组合式纯电磁磁轴承的空压机及其电机。
2、为实现上述目的，本申请提供一种空压机用三自由度组合式纯电磁磁轴承，包括：
3、转子系统，所述转子系统包括转子；
4、左磁轴承定子系统，所述左磁轴承定子系统包括左定子铁心、+x轴左轴向绕组、-x轴左轴向绕组、+y轴左轴向绕组、-y轴左轴向绕组、+x轴左径向绕组、-x轴左径向绕组、+y轴左径向绕组和-y轴左径向绕组；所述左定子铁心位于所述转子轴向左端的径向外侧，所述的：+x轴左轴向绕组、-x轴左轴向绕组、+y轴左轴向绕组和-y轴左轴向绕组分别绕制在所述左定子铁心x轴和y轴正交正负方向顺时针偏转22.5°的轴向磁极上并固定，所述的：+x轴左径向绕组、-x轴左径向绕组、+y轴左径向绕组和-y轴左径向绕组分别绕制在所述左定子铁心x轴和y轴正交正负方向逆时针偏转22.5°的径向磁极上并固定；
5、右轴向磁轴承定子系统，所述右轴向磁轴承定子系统包括右轴向定子铁心和右轴向绕组；所述右轴向定子铁心位于所述转子轴向右侧，所述右轴向绕组绕制在所述右轴向定子铁心的环形槽内并固定。
6、在一些实施例中，所述的：转子、左定子铁心和右轴向定子铁心为高饱和磁密的1j22棒材或电工纯铁dt4c材料。
7、在一些实施例中，所述的：+x轴左轴向绕组、-x轴左轴向绕组、+y轴左轴向绕组和-y轴左轴向绕组在所述轴向磁极上通过环氧树脂胶固化；所述的：+x轴左径向绕组、-x轴左径向绕组、+y轴左径向绕组和-y轴左径向绕组在所述径向磁极上通过环氧树脂胶固化；所述右轴向绕组在所述环形槽内通过环氧树脂胶固化。
8、在一些实施例中，所述左定子铁心x轴和y轴正交正负方向顺时针偏转22.5°的轴向磁极的右表面与所述转子的推力盘的左表面形成气隙，气隙大小均为0.5mm；所述左定子铁心x轴和y轴正交正负方向逆时针偏转22.5°的径向磁极的内表面与所述转子左侧的外表面形成气隙，气隙大小均为0.4mm；所述右轴向定子铁心内磁极和外磁极的左端面与所述转子的推力盘的右表面形成气隙，气隙大小均为0.5mm。
9、在一些实施例中，所述左定子铁心x轴和y轴正交正负方向顺时针偏转22.5°的轴向磁极的右表面所在平面比所述左定子铁心x轴和y轴正交正负方向逆时针偏转22.5°的径向磁极的右表面所在平面在轴向方向上高5mm。
10、在一些实施例中，所述左定子铁心x轴和y轴正交正负方向顺时针偏转22.5°的轴向磁极右表面总面积之和的设计值等于所述右轴向定子铁心内磁极和外磁极的面积之和的1/5。
11、在一些实施例中，所述的：+x轴左轴向绕组、-x轴左轴向绕组、+y轴左轴向绕组和-y轴左轴向绕组为线径0.95mm的漆包线，其匝数均为250～300匝；所述的：+x轴左径向绕组、-x轴左径向绕组、+y轴左径向绕组和-y轴左径向绕组为线径0.2mm的漆包线，双股并绕，其匝数均为150～200匝。
12、在一些实施例中，所述右轴向绕组采用线径0.95mm的漆包线，其匝数均为112～134匝。
13、本申请还提供了一种空压机电机，包括上述空压机用三自由度组合式纯电磁磁轴承。
14、本申请还提供了一种空压机，包括上述空压机电机。
15、相对于上述
技术介绍
，本申请所提供的空压机用三自由度组合式纯电磁磁轴承包括转子系统和定子系统，定子系统分为左磁轴承定子系统和右轴向磁轴承定子系统。转子系统包括转子。左磁轴承定子系统包括左定子铁心、+x轴左轴向绕组、-x轴左轴向绕组、+y轴左轴向绕组、-y轴左轴向绕组、+x轴左径向绕组、-x轴左径向绕组、+y轴左径向绕组和-y轴左径向绕组；左定子铁心位于转子轴向左端的径向外侧，+x轴左轴向绕组、-x轴左轴向绕组、+y轴左轴向绕组和-y轴左轴向绕组分别绕制在左定子铁心x轴和y轴正交正负方向顺时针偏转22.5°的轴向磁极上并固定，+x轴左径向绕组、-x轴左径向绕组、+y轴左径向绕组和-y轴左径向绕组分别绕制在左定子铁心x轴和y轴正交正负方向逆时针偏转22.5°的径向磁极上并固定。右轴向磁轴承定子系统包括右轴向定子铁心和右轴向绕组；右轴向定子铁心位于转子轴向右侧，右轴向绕组绕制在右轴向定子铁心的环形槽内并固定。
16、上述方案的原理是：以z轴方向平动控制为例，当转子沿z轴正向偏离平衡位置时，左磁轴承定子系统与转子系统间的气隙变小，右轴向磁轴承定子系统与转子系统间的气隙变大，同时减小左磁轴承定子系统正负x与y轴轴向绕组的电流，增大右轴向磁轴承定子系统轴向绕组的电流，产生沿z轴负方向的电磁合力调节转子系统回到平衡位置；当转子系统沿z轴负向偏离平衡位置时，左磁轴承定子系统与转子系统间的气隙增大，右轴向磁轴承定子系统与转子系统间的气隙减小，同时增加左磁轴承定子系统正负x与y轴本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种空压机用三自由度组合式纯电磁磁轴承，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的空压机用三自由度组合式纯电磁磁轴承，其特征在于，所述的：转子、左定子铁心和右轴向定子铁心为高饱和磁密的1J22棒材或电工纯铁DT4C材料。
3.根据权利要求1所述的空压机用三自由度组合式纯电磁磁轴承，其特征在于，所述的：+x轴左轴向绕组、-x轴左轴向绕组、+y轴左轴向绕组和-y轴左轴向绕组在所述轴向磁极上通过环氧树脂胶固化；所述的：+x轴左径向绕组、-x轴左径向绕组、+y轴左径向绕组和-y轴左径向绕组在所述径向磁极上通过环氧树脂胶固化；所述右轴向绕组在所述环形槽内通过环氧树脂胶固化。
4.根据权利要求1所述的空压机用三自由度组合式纯电磁磁轴承，其特征在于，所述左定子铁心x轴和y轴正交正负方向顺时针偏转22.5°的轴向磁极的右表面与所述转子的推力盘的左表面形成气隙，气隙大小均为0.5mm；所述左定子铁心x轴和y轴正交正负方向逆时针偏转22.5°的径向磁极的内表面与所述转子左侧的外表面形成气隙，气隙大小均为0.4mm；所述右轴向定子铁心内磁极和外磁极的左端面与所
5.根据权利要求1所述的空压机用三自由度组合式纯电磁磁轴承，其特征在于，所述左定子铁心x轴和y轴正交正负方向顺时针偏转22.5°的轴向磁极的右表面所在平面比所述左定子铁心x轴和y轴正交正负方向逆时针偏转22.5°的径向磁极的右表面所在平面在轴向方向上高5mm。
6.根据权利要求1所述的空压机用三自由度组合式纯电磁磁轴承，其特征在于，所述左定子铁心x轴和y轴正交正负方向顺时针偏转22.5°的轴向磁极右表面总面积之和的设计值等于所述右轴向定子铁心内磁极和外磁极的面积之和的1/5。
7.根据权利要求1所述的空压机用三自由度组合式纯电磁磁轴承，其特征在于，所述的：+x轴左轴向绕组、-x轴左轴向绕组、+y轴左轴向绕组和-y轴左轴向绕组为线径0.95mm的漆包线，其匝数均为250～300匝；所述的：+x轴左径向绕组、-x轴左径向绕组、+y轴左径向绕组和-y轴左径向绕组为线径0.2mm的漆包线，双股并绕，其匝数均为150～200匝。
8.根据权利要求1所述的空压机用三自由度组合式纯电磁磁轴承，其特征在于，所述右轴向绕组采用线径0.95mm的漆包线，其匝数均为112～134匝。
9.一种空压机电机，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的空压机用三自由度组合式纯电磁磁轴承。
10.一种空压机，其特征在于，包括如权利要求9所述的空压机电机。
...【技术特征摘要】
1.一种空压机用三自由度组合式纯电磁磁轴承，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的空压机用三自由度组合式纯电磁磁轴承，其特征在于，所述的：转子、左定子铁心和右轴向定子铁心为高饱和磁密的1j22棒材或电工纯铁dt4c材料。
3.根据权利要求1所述的空压机用三自由度组合式纯电磁磁轴承，其特征在于，所述的：+x轴左轴向绕组、-x轴左轴向绕组、+y轴左轴向绕组和-y轴左轴向绕组在所述轴向磁极上通过环氧树脂胶固化；所述的：+x轴左径向绕组、-x轴左径向绕组、+y轴左径向绕组和-y轴左径向绕组在所述径向磁极上通过环氧树脂胶固化；所述右轴向绕组在所述环形槽内通过环氧树脂胶固化。
4.根据权利要求1所述的空压机用三自由度组合式纯电磁磁轴承，其特征在于，所述左定子铁心x轴和y轴正交正负方向顺时针偏转22.5°的轴向磁极的右表面与所述转子的推力盘的左表面形成气隙，气隙大小均为0.5mm；所述左定子铁心x轴和y轴正交正负方向逆时针偏转22.5°的径向磁极的内表面与所述转子左侧的外表面形成气隙，气隙大小均为0.4mm；所述右轴向定子铁心内磁极和外磁极的左端面与所述转子的推力盘的右表面形成气隙，气隙大小均为0.5mm。
5.根据权利要求1所述的空压机用三自由度组合式纯电磁磁轴承，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：李永胜，陈国维，赵明师，李致宇，张海刚，何小宏，
申请(专利权)人：山东天瑞重工有限公司，
类型：发明
国别省市：
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