專利名稱：永磁體位于轉(zhuǎn)子上的混合型軸向磁軸承的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的永磁體位于轉(zhuǎn)子上的混合型軸向磁軸承屬磁軸承中的混合磁軸承。
背景技術(shù)：
磁懸浮軸承又簡稱為磁軸承，是利用定子和轉(zhuǎn)子之間的磁力作用將轉(zhuǎn)子懸浮于空間， 使定子和轉(zhuǎn)子之間沒有機械接觸的一種新型高性能軸承。由于定、轉(zhuǎn)子之間不存在機f戒 上的接觸，所以磁懸浮軸承的轉(zhuǎn)子可達到很高的運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，并且具有機械磨損小、能幸毛 低、壽命長、無潤滑、無污染等優(yōu)點，特別適合高速、真空和超潔凈等特殊的應(yīng)用場合。
混合磁軸承采用永磁材料替代主動磁軸承中的電磁鐵來產(chǎn)生偏置磁場，電磁鐵提供 的只是平衡負載或干擾的控制磁場，大大降低了因偏置電流產(chǎn)生的功率損耗，電磁鐵所 需的安匝數(shù)只是主動磁軸承的一半，縮小了磁軸承的體積，減輕了其重量，并提高了承 載能力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單，成本低，功耗小，占用空間小，能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)軸軸 向位移的主動控制的永磁體位于轉(zhuǎn)子上的混合型軸向磁軸承。
一種永磁體位于轉(zhuǎn)子上的混合型軸向磁軸承，包括定子組件、及一對對稱安裝于定 子組件兩側(cè)的轉(zhuǎn)子組件，其特征在于上述轉(zhuǎn)子組件由內(nèi)向外依次由內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心、環(huán)形 永磁體、外轉(zhuǎn)子鐵心組成；上述每一定子組件均包括環(huán)形內(nèi)軸向磁極和環(huán)形外軸向磁極， 且環(huán)形內(nèi)軸向磁極和環(huán)形外軸向磁極之間為定子圓盤和軸向控制繞組；上述一對軸向控 制繞組串聯(lián)相接；該混合型軸向磁軸承還安裝有用于檢測轉(zhuǎn)子偏離其中間位移量的位移 傳感器，該位移傳感器經(jīng)過控制器、功率放大器、與上述控制控制繞組相連。
其基本工作原理是當轉(zhuǎn)子位于中間位置，即平衡位置時，由于結(jié)構(gòu)的對稱性，環(huán) 形永磁體產(chǎn)生的磁通在轉(zhuǎn)子上面的氣隙和下面的氣隙處是相等的，此時上下吸力相等。 如果在此時轉(zhuǎn)子受到一個向上的外擾力，轉(zhuǎn)子就會偏離平衡位置向上運動，造成環(huán)形永磁體產(chǎn)生的上下氣隙的磁通變化，即下面的氣隙增大，磁通減??；上面的氣隙減小，石茲 通增大。由于磁場吸力與磁通的平方成正比，因此下邊的吸力小于上邊的吸力，在加入 控制磁通前，轉(zhuǎn)子將無法回到平街位置。此時位移傳感器檢測出轉(zhuǎn)子偏離其參考位置的 位移量，控制器將這一位移信號變換成控制信號，功率放大器又將此控制信號變換成f空 制電流，這個電流流經(jīng)電磁線圈繞組使鐵心內(nèi)產(chǎn)生一個電磁磁通，這個電磁磁通與氣^C 中的永磁磁通疊加，使轉(zhuǎn)子下面氣隙中的磁通增加，上面氣隙中的磁通減小，產(chǎn)生一個 向下的吸力，將轉(zhuǎn)子拉回平衡位置。同理，轉(zhuǎn)子受到向下的外擾動，帶位置負反饋的》昆 合型軸向磁軸承通過控制器控制勵磁繞組中的電流，調(diào)節(jié)各氣隙磁通的大小，始終能亍呆 持轉(zhuǎn)子在平衡位置。本發(fā)明的永磁體位于轉(zhuǎn)子上的混合型軸向磁軸承，利用一個徑向充 磁的環(huán)形永磁體來建立靜態(tài)偏置磁場，通過轉(zhuǎn)子鐵心和定子來形成閉合磁路，只需要一 對定子和一對控制繞組，簡化了結(jié)構(gòu)，縮小了體積和重量，并且縮短了占用空間；本發(fā) 明的永磁體位于轉(zhuǎn)子上的混合型軸向磁軸承能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)軸軸向位移的主動控制，將它與 兩個被動型徑向磁懸浮軸承組合可實現(xiàn)轉(zhuǎn)軸的五自由度懸浮，在各種磁懸浮系統(tǒng)中都有 廣闊的應(yīng)用前景，將其利用于航空航天和艦艇等領(lǐng)域則更具有重要意義。
上述外軸向磁極軸向長度等上述內(nèi)軸向磁極軸向長度，等于上述軸向控制繞組和定 子圓盤軸向長度和。上述軸詢控制繞組外徑等于上述外軸詢磁極內(nèi)徑，上述控制繞組內(nèi) 徑等于上述內(nèi)軸向磁極外徑。這種設(shè)計充分利用軸承的內(nèi)部空間，避免空間上的浪費， 結(jié)構(gòu)緊湊，縮小了體積和重量，縮短了占用空間。


圖1是永磁體位于轉(zhuǎn)子上的混合型軸向磁軸承結(jié)構(gòu)平面示意圖。
圖1中標號名稱1 、外軸向磁極。2 、定子圓盤。3 、軸向控制繞組。4 、內(nèi)軸向
磁極。5 、轉(zhuǎn)軸。6 、內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心。7、永磁體。8外轉(zhuǎn)子鐵心。
圖2是永磁體位于轉(zhuǎn)子上的混合型軸向磁軸承原理圖。
圖2中標號名稱A 、 B、 C、 D是氣隙，單箭頭表示永磁偏置磁通，雙箭頭表示控制 繞組產(chǎn)生的磁通。
具體實施例方式
4圖l是本發(fā)明的永磁體位于轉(zhuǎn)子上的混合型軸向磁軸承結(jié)構(gòu)示意圖，圖中的外軸向 磁極l，定子圓盤2，內(nèi)軸向磁極4由電工純鐵制成，軸向控制繞組3位于由內(nèi)外軸向磁 極1、 4與定子圓盤2構(gòu)成的空間內(nèi)，兩個集中式控制繞組3串聯(lián)相接，環(huán)形永磁體7貝占 裝在內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心6外圓上，外轉(zhuǎn)子鐵心8套裝在環(huán)形永磁體7外圓上，內(nèi)外轉(zhuǎn)子鐵心均 為電工純鐵制成，內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心6套裝在轉(zhuǎn)軸5中部， 一對定子分別安裝與轉(zhuǎn)軸5兩端。 環(huán)形永磁體產(chǎn)生的偏置磁通依次經(jīng)過內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心、氣隙A (氣隙B )、內(nèi)軸向磁極、定 子圓盤、外軸向磁極、氣隙C (氣隙D)、外轉(zhuǎn)子鐵心構(gòu)成回路。由控制繞組產(chǎn)生的控制J 磁通依次經(jīng)過下部定子圓盤、下部內(nèi)軸向磁極、氣隙B、內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心、氣隙A、上部內(nèi)車由 向磁極、上部定子圓盤、上部外軸向磁極、氣隙C、外轉(zhuǎn)子鐵心、氣隙D、下部外軸向石茲 極構(gòu)成回路。如圖2的原理圖所示。
權(quán)利要求
1、一種永磁體位于轉(zhuǎn)子上的混合型軸向磁軸承，包括定子組件、及一對對稱安裝于定子組件兩側(cè)的轉(zhuǎn)子組件，其特征在于上述轉(zhuǎn)子組件由內(nèi)向外依次由內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心(6)、環(huán)形永磁體(7)、外轉(zhuǎn)子鐵心(8)組成；上述每一定子組件均包括環(huán)形內(nèi)軸向磁極(4)和環(huán)形外軸向磁極(1)，且環(huán)形內(nèi)軸向磁極(4)和環(huán)形外軸向磁極(1)之間為定子圓盤(2)和軸向控制繞組(3)；上述一對軸向控制繞組(3)串聯(lián)相接；該混合型軸向磁軸承還安裝有用于檢測轉(zhuǎn)子偏離其中間位移量的位移傳感器，該位移傳感器經(jīng)過控制器、功率放大器、與上述控制控制繞組(3)相連。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的永磁體位于轉(zhuǎn)子上的混合型軸向磁軸承，其特征在于上述外軸向磁極(1)軸向長度等于上述內(nèi)軸向磁極(4)軸向長度，等于上述軸向控制繞 組(3)和定子圓盤(2)軸向長度和。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的永磁體位于轉(zhuǎn)子上的混合型軸向磁軸承，其特征在于上述軸向控制繞組(3)為集中式。
全文摘要
一種永磁體位于轉(zhuǎn)子上的混合型軸向磁軸承，屬磁軸承中的混合磁軸承。包括定子組件、及一對對稱安裝于定子組件兩側(cè)的轉(zhuǎn)子組件，其特征在于上述轉(zhuǎn)子組件由內(nèi)向外依次由內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心(6)、環(huán)形永磁體(7)、外轉(zhuǎn)子鐵心(8)組成；上述每一定子組件均包括環(huán)形內(nèi)軸向磁極(4)和環(huán)形外軸向磁極(1)，且環(huán)形內(nèi)軸向磁極(4)和環(huán)形外軸向磁極(1)之間為定子圓盤(2)和軸向控制繞組(3)；上述一對控制繞組(3)串聯(lián)相接；該混合型軸向磁軸承還安裝有用于檢測轉(zhuǎn)子偏離其中間位移量的位移傳感器，該位移傳感器經(jīng)過控制器、功率放大器、與上述控制控制繞組(3)相連。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)軸軸向位移的主動控制。
文檔編號H02K7/09GK101526107SQ20091003077
公開日2009年9月9日 申請日期2009年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月15日
發(fā)明者劉程子, 磊 梅, 王曉琳, 鄧智泉 申請人:南京航空航天大學