一种永磁偏置内转子径向磁轴承制造技术

本发明专利技术提供的一种永磁偏置内转子径向磁轴承，包括导磁体、定子铁芯、转子铁芯、外导磁环、内隔磁环、永磁体、激磁线圈、第一空气隙和第二空气隙。定子铁芯Ｉ、ＩＩＩ组成Ｘ、Ｙ正负方向８个磁极，每个磁极上有激磁线圈，定子铁芯外部是导磁体，定子铁芯Ｉ、ＩＩＩ内部是转子铁芯Ｉ和ＩＶ，定子铁芯ＩＩ内部是转子铁芯ＩＩ、转子铁芯ＩＩＩ和内隔磁环，转子铁芯Ｉ、ＩＩ通过内导磁环相连，转子铁芯ＩＩＩ、ＩＶ通过内导磁环ＩＩ相连；内导磁环Ｉ、转子铁芯ＩＩ与外导磁环ＩＩ、转子铁芯ＩＩＩ通过内隔磁环相连；右导磁体与中导磁体通过永磁体Ｉ相连，左导磁体与中导磁体通过永磁体ＩＩ相连，定子铁心磁极采用极靴形式，定转子铁芯之间形成第一空气隙，外导磁体与永磁体之间形成第二气隙。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种非接触混合式磁悬浮轴承，特别是涉及一种永磁偏置内转子径向 磁轴承，可以替代现在有成对使用的磁轴承，大大缩短了轴向距离。
技术介绍
当前磁悬浮轴承分为纯电磁式和永磁偏置加电磁控制的混合式磁悬浮轴承，前者 使用电流大、功耗大，永磁偏置加电磁控制的混合式磁悬浮轴承，电磁磁场提供辅助的调节 承载力，永磁体产生的磁场承担主要的承载力，具有降低功率放大器损耗，减少电磁铁安匝 数，缩小磁轴承的体积和重量等优点，所以永磁偏置的混合磁悬浮轴承得到了广泛的应用。 有些结构是将永磁体直接与定子叠片铁芯相连，这样永磁体磁路在垂直穿过定子铁芯时 会损失过多的磁动势，因而大大削弱永磁体对转子轴的吸力，有些结构是将永磁体通过导 磁环与叠片铁芯相连，电磁经过叠片铁芯形成回路，中国专利申请号=200510011271. 8和 200510011530. 7结构的永磁偏转内转子径向磁轴承，如图1和图2所示，永磁磁动势不会在 叠片铁芯中产生损失，同时电磁磁路也不会经过永磁体本身，但因需成对使用而导致轴向 长度较长，故不能满足卫星、空间站等航天器所要求的体积小、重量轻的目的。专利一种永 磁偏置内转子径向磁轴承(中国专利申请号=200510011530. 7)所述结构虽然可以实现轴 向体积小的目的，但是由于其气隙磁场在圆周方向上存在磁密大小的波动，因此会导致转 子在高速旋转时产生较大的涡流损耗，难以满足航天对功耗的要求。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是克服现有技术的不足，提供一种旋转功耗低的永磁偏 置内转子径向磁轴承，其体积小、重量轻且功耗低，易于控制以及可靠性能高等优点，可以 替代原有磁轴承成对使用的永磁偏置内转子径向磁轴承。本专利技术的技术解决方案是本专利技术提供的一种永磁偏置内转子径向磁轴承，包括 导磁体、定子铁芯、转子铁芯、内导磁环、外隔磁体、永磁体、内隔磁环、激磁线圈、第一空气 隙和第二空气隙组成，定子铁芯包括定子铁芯I、定子铁芯II、定子铁芯III，转子铁芯包括 转子铁芯I、转子铁芯II、转子铁芯III和转子铁芯IV，内导磁环包括内导磁环I和内导磁 环II，外导磁体包括右导磁体、左导磁体和中导磁体，永磁体包括永磁体I和永磁体II，定 子铁芯I、定子铁芯II和定子铁芯III组成磁轴承左、中、右部位的Χ、γ正负方向上的共12 个磁极，每个定子磁极均为极靴形式，且定子铁芯I和定子铁芯III形成的8个定子磁极 上绕有激磁线圈，定子铁芯I、定子铁芯II和定子铁芯III外部分别为左导磁体、中导磁体 和右导磁体，左导磁体与中导磁体之间为永磁体I，中导磁体和右导磁体是永磁体II，永磁 体I与左导磁体和中导磁体形成第二气隙，永磁体II与中导磁体和右导磁体也形成第二气 隙，并且左导磁体、中导磁体、右导磁体以及永磁体I和永磁体II在圆周方向上通过外隔磁 体相连；定子铁芯I和定子铁芯III径向内侧分别是转子铁芯I和转子铁芯IV，定子铁芯 II内部分别是转子铁芯II，内隔磁环和转子铁芯III，转子铁芯I、转子铁芯II径向内部通过内导磁环I相连，转子铁芯III、转子铁芯IV内部通过内导磁环II相连，定子铁芯内表面 与转子铁芯外表面留有一定的气隙，形成第一空气隙。所述的右导磁体、左导磁体和中导磁体均由导磁性良好的材料制成。所述的永磁 体I和永磁体11均采用稀土永磁材料或铁氧体永磁材料或钕铁硼永磁材料；所述的内隔磁 环、外隔磁体的材料为铜、铝、钛合金的任意一种。所述的相邻定子铁芯极靴之间的距离为 定转子之间第一气隙的5倍 10倍；所述第二气隙的长度在其截面积与第一气隙截面积相 等时为大于2倍第一气隙长度；所述定子磁极极靴的极尖角为15 30度。本专利技术提供的一种永磁偏置内转子径向磁轴承，永磁体给磁轴承提供的永磁偏置 磁场，承担磁轴承所受的径向力，电磁线圈所产生的磁场起调节作用，用来改变相邻两个定 子铁芯磁极方向上磁场的强弱，并使得转子得到无接触支撑。定子铁芯I、定子铁芯II和定 子铁芯III共组成12个磁极，定子铁芯I的4个磁极和定子铁芯III的4个磁极沿圆周均 勻分布，每个磁极上绕有激磁线圈，定子铁芯I、定子铁芯II和定子铁芯III的外部均为导 磁体，定子铁芯I和定子铁芯III内部是转子铁芯I、转子铁芯IV，定子铁芯II内部是转子 铁芯II、内隔磁环和转子铁芯III，转子铁芯I、II通过内导磁环I相连，转子铁芯III、IV 通过内导磁环II相连；内导磁环I、转子铁芯II与内导磁环II、转子铁芯III通过内隔磁 环相连；左导磁体与中导磁体通过永磁体I相连，右导磁体与中导磁体通过永磁体II相连。如图3所示，实线表示永磁磁路左半部分磁路磁通从永磁体I的N极出发，通过 左导磁体、定子铁芯I、第一气隙、转子铁芯I、内导磁环I，经过转子铁芯II、第一气隙、定子 铁芯II、中导磁体回到永磁体的S极，构成径向磁轴承的永磁磁路；同理，右半部分的磁路 磁通从永磁体II的N极出发，通过右导磁体、定子铁芯III、第一气隙、转子铁芯IV、内导磁 环II，经转子铁芯III、第一气隙、定子铁芯II、中导磁体回到永磁体II的S极，在气隙中产 生永磁偏置磁场。虚线表示电磁磁路，同样也分为左右两部分左边部分的电磁磁路为磁通 经定子铁芯I、第一气隙、转子铁芯I、内导磁环I、转子铁芯II、第一气隙、定子铁芯II、第二 气隙、左导磁体形成闭合回路；同理，右边部分的电磁磁路为定子铁芯III、第一气隙、转子 铁芯IV、内导磁环II、转子铁芯III、第一气隙、定子铁芯II、中导磁体、第二气隙、右导磁体 形成闭合回路。在理想情况下，转子处于平衡状态，Χ、γ正负方向受到吸引力相同。如果转 子由于扰动发生平动，假设转子偏离平衡位置向-Y方向移动，那么+Y方向气隙加大导致吸 力减小，使-Y方向气隙减小使得吸力增大，此时在定子铁芯IY方向上的激磁线圈通电流， 使定子铁芯Ι+Υ方向气隙的电磁磁密和永磁磁密叠加，-Y方向气隙的电磁磁密和永磁磁密 抵消，同时在定子铁芯III Y方向上的激磁线圈中通电流，是定子铁芯ΙΙΙ+Υ方向气隙的电 磁磁密和永磁磁密叠加，-Y方向气隙的电磁磁密和永磁磁密抵消，从而使转子受到一个沿 +Y方向的合力，可使转子回到平衡位置。本专利技术与现有技术的优点在于本专利技术提出的永磁偏置内转子径向磁轴承结构通 过使用一个就可替代现有的需成对使用的永磁偏置径向磁轴承。所述的磁轴承结构两端 的激磁线圈单独控制，内隔磁体的存在使永磁磁路和电磁磁路的左右两部分均有效的隔离 开，避免了耦合，同时由于定子铁心采用极靴形式，因此可以降低径向磁轴承定转子之间气 隙的磁密波动，从而降低磁轴承的旋转功耗。附图说明图1为中国专利(200510011271. 8)的永磁偏置内转子径向磁轴承轴向截面图；图2为中国专利(200510011530. 7)的永磁偏置内转子径向磁轴承轴向截面图；图3本专利技术永磁偏置内转子径向磁轴承结构图，其中(a)为轴向截面图，(b)为径 向截面图。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术的技术方案进行详细说明一种永磁偏置内转子径向磁轴承，其特征在于包括导磁体、定子铁芯、转子铁 芯、内导磁环、外隔磁体、永磁体、内隔磁环、激磁线圈、第一空气隙和第二空气隙组成，定子 铁芯包括定子铁芯I 303、定子铁本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种永磁偏置内转子径向磁轴承，其特征在于：包括导磁体、定子铁芯、转子铁芯、内导磁环、外隔磁体、永磁体、内隔磁环、激磁线圈、第一空气隙和第二空气隙组成，定子铁芯包括定子铁芯Ⅰ（３０３）、定子铁芯Ⅱ（３１６）、定子铁芯Ⅲ（３１０），转子铁芯包括转子铁芯Ⅰ（３０２）、转子铁芯Ⅱ（３１５）、转子铁芯Ⅲ（３１３）和转子铁芯Ⅳ（３１１），内导磁环包括内导磁环Ⅰ（３０１）和内导磁环Ⅱ（３１２），外导磁体包括右导磁体（３０９）、左导磁体（３０５）和中导磁体（３０７），永磁体包括永磁体Ⅰ（３０６）和永磁体Ⅱ（３０８），定子铁芯Ⅰ（３０３）、定子铁芯Ⅱ（３１６）和定子铁芯Ⅲ（３１０）组成磁轴承左、中、右部位的Ｘ、Ｙ正负方向上的共１２个磁极，每个定子磁极均为极靴形式，且定子铁芯Ⅰ（３０３）和定子铁芯Ⅲ（３１０）形成的８个定子磁极上绕有激磁线圈（３０４），定子铁芯Ⅰ（３０３）、定子铁芯Ⅱ（３１６）和定子铁芯Ⅲ（３１０）外部分别为左导磁体（３０５）、中导磁体（３０７）和右导磁体（３０９），左导磁体（３０５）与中导磁体（３０７）之间为永磁体Ⅰ（３０６），中导磁体（３０７）和右导磁体（３０９）是永磁体Ⅱ（３０８），永磁体Ⅰ（３０６）与左导磁体（３０５）和中导磁体（３０７）形成第二气隙（３１８），永磁体Ⅱ（３０８）与中导磁体（３０７）和右导磁体（３０９）也形成第二气隙（３１８），并且左导磁体（３０５）、中导磁体（３０７）、右导磁体（３０９）以及永磁体Ⅰ（３０６）和永磁体Ⅱ（３０８）在圆周方向上通过外隔磁体（３１９）相连；定子铁芯Ⅰ（３０３）和定子铁芯Ⅲ（３１０）径向内侧分别是转子铁芯Ⅰ（３０２）和转子铁芯Ⅳ（３１１），定子铁芯Ⅱ（３１６）内部分别是转子铁芯Ⅱ（３１５），内隔磁环（３１４）和转子铁芯Ⅲ（３１３），转子铁芯Ⅰ（３０２）、转子铁芯Ⅱ（３１５）径向内部通过内导磁环Ⅰ（３０１）相连，转子铁芯Ⅲ（３１３）、转子铁芯Ⅳ（３１１）内部通过内导磁环Ⅱ（３１２）相连，定子铁芯内表面与转子铁芯外表面留有一定的气隙，形成第一空气隙（３１７）。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋涛，
申请(专利权)人：北京奇峰聚能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]