磁路解耦的永磁偏置主动与被动混合型径向磁悬浮轴承的制作方法_2

文档序号:9330009阅读:来源:国知局
型径向被动磁轴承包括定子侧永磁体3和转子侧永磁体4,所述内外结构斥力型径向被动磁轴承放置在同极性永磁偏置径向主动磁轴承的转子和定子之间的腔内,所述同极性永磁偏置径向主动磁轴承的转子和定子之间形成径向气隙,所述内外结构斥力型径向被动磁轴承的转子侧永磁体4和定子侧永磁体3之间形成径向气隙。
[0042]本实施方式中,只要属于内外结构斥力型径向被动磁轴承和同极性永磁偏置径向主动磁轴承都可以做这种内嵌的组合,本实施方式与现有技术中有将内外结构斥力型径向被动磁轴承在同极性永磁偏置径向主动磁轴承的外部进行组合相比,体积减小,且磁路独立。
[0043]【具体实施方式】二:结合图1至7说明本实施方式,本实施方式是对【具体实施方式】一所述的磁路解耦的永磁偏置主动与被动混合型径向磁悬浮轴承的进一步限定,所述同极性永磁偏置径向主动磁轴承为内转子或外转子结构。
[0044]将图1所示的内转子结构的同极性永磁偏置径向主动磁轴承与图2所示的内外结构斥力型径向被动磁轴承进行组合,获得图4和图5所示的磁路解耦的永磁偏置主动与被动混合型径向磁悬浮轴承;
[0045]将图6所示的外转子结构的同极性永磁偏置径向主动磁轴承与图2所示的内外结构斥力型径向被动磁轴承进行组合,获得图7所示的磁路解耦的永磁偏置主动与被动混合型径向磁悬浮轴承。
[0046]【具体实施方式】三:结合图1、2、3、4和5说明本实施方式,本实施方式是对【具体实施方式】一所述的磁路解耦的永磁偏置主动与被动混合型径向磁悬浮轴承的进一步限定,所述同极性永磁偏置径向主动磁轴承包括定子和转子,定子和转子之间存在径向气隙;定子包括电枢齿、定子铁芯和环形永磁体5,转子包括转子铁芯6和轴10,转子铁芯6固定在轴10上;电枢齿包括上端电枢齿1-1和下端电枢齿1-2 ;定子铁芯包括上端定子铁芯2-1和下端定子铁芯2-2 ;
[0047]上端定子铁芯2-1的圆环底部和下端定子铁芯2-2的圆环顶部之间设置环形永磁体5,且形成圆筒形结构;转子铁芯6位于所述圆筒形结构的内部;所述环形永磁体5为轴向充磁;
[0048]上端电枢齿1-1设置在上端定子铁芯2-1的圆环顶部,下端电枢齿1-2设置在下端定子铁芯2-2的圆环底部;
[0049]所述内外结构斥力型径向被动磁轴承包括定子侧永磁体3和转子侧永磁体4,转子侧永磁体4套接在转子铁芯6的外圆表面,定子侧永磁体3固定在圆筒形结构的内圆表面,二者均为径向充磁,且充磁方向相反。
[0050]本实施方式是内转子结构的同极性永磁偏置径向主动磁轴承,其中电枢齿、定子铁芯、转子铁芯均采用磁导率较高的材料制成;
[0051]本实施方式中,如图5所示,内外结构斥力型径向被动磁轴承的工作原理:定子侧永磁体3与转子侧永磁体4充磁方向相反,定子侧永磁体3在定子铁芯、紧邻的反向充磁的定子侧永磁体3、被动磁轴承径向气隙之间形成独立回路。转子侧永磁体4在转子铁芯6、紧邻的反向充磁的转子侧永磁体4、被动磁轴承径向气隙之间形成独立回路。定子侧永磁体3与转子侧永磁体4的磁通回路各自独立闭合,不会形成相互串联的磁通回路,所以定子侧永磁体3与转子侧永磁体4之间产生径向的斥力。
[0052]如图5所示,同极性永磁偏置径向主动磁轴承的控制磁路的工作原理:轴向充磁的环形永磁体5提供的偏置磁通,经过下端定子铁芯2-2与下端电枢齿1-2,再径向流经主动磁轴承下端的径向气隙,再轴向流经转子铁芯6,再径向流经主动磁轴承上端的径向气隙,再经过上端电枢齿1-1与上端定子铁芯2-1回到轴向充磁的环形永磁体5。
[0053]X正向电枢齿的径向力控制绕组与X负向电枢齿的径向力控制绕组串联。Y正向电枢齿的径向力控制绕组与Y负向电枢齿的径向力控制绕组串联。
[0054]如图5和图6所示,主动磁轴承上端X正向的径向力控制绕组提供的磁通经过X正向的电枢齿流经定子铁芯,再经过X负向的电枢齿,再与X负向电枢齿的径向力控制绕组磁通同向叠加,径向流经主动磁轴承上端的径向气隙,再径向流经转子铁芯6,再径向流经主动磁轴承上端的径向气隙,再回到X正向的电枢齿。
[0055]由于X正向电枢齿一侧气隙与X负向电枢齿一侧气隙的磁通流向相反,所以气隙中控制磁通与偏置磁通矢量叠加以后,总会造成一侧的气隙磁通量增加,另一侧的磁通量减小,所以,就会造成一侧的磁吸力增加,另一侧的磁吸力减小。通过改变控制绕组中控制电流的大小和方向,可以调节磁吸力的大小和方向。
[0056]上端Y向、下端X向、下端Y向的工作原理均与上端X向工作原理相同。最终作用于转子的径向力是主动磁轴承与被动磁轴承径向力的矢量叠加。
[0057]【具体实施方式】四:结合图8说明本实施方式,本实施方式是对【具体实施方式】三所述的磁路解耦的永磁偏置主动与被动混合型径向磁悬浮轴承的进一步限定,转子侧永磁体4由两个转子永磁体环构成,所述两个转子永磁体环沿轴向依次排列固定为一体,固定在转子铁芯6的外圆表面;两个转子永磁体环中的充磁方向相反;
[0058]所述定子侧永磁体3由两个定子永磁体环构成,两个定子永磁体沿轴向依次排列固定为一体,固定在圆筒形结构的内圆表面;两个定子永磁体环的充磁方向相反。
[0059]本实施方式中,定子侧永磁体3和转子侧永磁体4之间的轴向最大距离小于单个转子永磁体环轴向厚度的二分之一。
[0060]【具体实施方式】五:结合图9和10说明本实施方式,本实施方式是对【具体实施方式】三所述的磁路解耦的永磁偏置主动与被动混合型径向磁悬浮轴承的进一步限定,转子侧永磁体4由三个转子永磁体环构成,三个转子永磁体环沿轴向依次排列固定为一体,固定在转子铁芯6的外圆表面,三个转子永磁体环的充磁方向交替相反;
[0061]所述定子侧永磁体3由三个定子永磁体环构成,三个定子永磁体环沿轴向依次排列固定为一体,固定在圆筒形结构的内圆表面,三个定子永磁体环的充磁方向交替相反。
[0062]本实施方式中,定子侧永磁体3和转子侧永磁体4之间的轴向最大距离小于单个转子永磁体环轴向厚度的二分之一。
[0063]如图9所示所述三个定子永磁体中的第一定子永磁体和第三定子永磁体的充磁方向均朝转子铁芯侧,第二定子永磁体充磁方向与第一定子永磁体相反;
[0064]所述三个转子永磁体中的第一转子永磁体和第三转子永磁体的充磁方向均朝定子铁芯侧,第二转子永磁体充磁方向与第一转子永磁体相反。
[0065]如图10所示,所述三个定子永磁体中的第一定子永磁体和第三定子永磁体的充磁方向均朝定子铁芯侧,第二定子永磁体充磁方向朝转子铁芯侧;
[0066]所述三个转子永磁体中的第一转子永磁体和第三转子永磁体的充磁方向均朝转子铁芯侧,第二转子永磁体充磁方向朝定子铁芯侧。
[0067]【具体实施方式】六:结合图11说明本实施方式,本实施方式是对【具体实施方式】五所述的磁路解耦的永磁偏置主动与被动混合型径向磁悬浮轴承的进一步限定,
[0068]转子侧永磁体4由三个转子永磁体环构成,三个转子永磁体环沿轴向依次排列固定为一体,固定在转子铁芯6的外圆表面,第一个和第三个转子永磁体环的充磁方向交替相反,第二个转子永磁体环轴向充磁;
[0069]所述定子侧永磁体3由三个定子永磁体环,三个定子永磁体环沿轴向依次排列固定为一体,固定在圆筒形结构的内圆表面,第一个和第三个定子永磁体环的充磁方向交替相反,第二个转子永磁体环轴向充磁。
[0070]本实施方式中,定子侧永磁体3和转子侧永磁体4之间的轴向最大距离小于单个转子永磁体环轴向厚度的二分之一。
[0071]如图11所示,所述三个定子永磁体中的第一定子永磁体的充磁方向均朝定子铁芯侧,第三定子永磁体的充磁方向朝转子铁芯侧,第二定子永磁体充磁方向朝轴向向下;
[0072]所述三个转子永磁体中的第一转子永磁体的充磁方向均朝转子铁芯侧,第三转子永磁体的充磁方向朝定子铁芯侧,第二转子永磁体充磁方向朝轴向向下。
[0073]【具体实施方式】七:结合图12和13说明本实施方式,本实施方式是对【具体实施方式】三所述的磁路解耦的永磁偏置主动与被动混合型径向磁悬浮轴承的进一步限定,
[0074]所述转子侧永磁体4包括四个转子永磁体,所示定子侧永磁体3包括四个定子永磁体,充磁方向如图12或图13所示。本实施方式中,定子侧永磁体3和转子侧永磁体4之间的轴向最大距离小于单个转子永磁体环轴向厚度的二分之
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