一种磁轴承及泵装置的制作方法

本技术涉及轴承，尤其涉及一种磁轴承及泵装置。

背景技术：

1、磁轴承又称磁悬浮轴承，是一种新型的高性能轴承，其利用磁力作用将转子悬浮于空气中，使转子与定子间无任何机械接触的结构。与传统的滚动轴承、滑动轴承以及油膜轴承相比，磁轴承具备噪声小、寿命长、免润滑、无油污染等优点，特别适用于高速、真空、超净等特殊环境中。

2、目前的磁轴承按照偏置磁场来源可以划分成两类：第一类是主动磁悬浮轴承。这种磁轴承线圈中需要施加偏置电流用以提供偏置磁场。额外的控制电流提供可控的磁浮力，这种类型的磁轴承无论体积，重量以及功耗都相对较大，不适宜进行微小型化。第二类是永磁偏置磁悬浮轴承，这类磁悬浮轴承的偏置磁场由永磁体产生，电磁铁提供的只是平衡负载或干扰的控制磁场，体积明显减小。相对主动磁悬浮轴承来说降低了因偏置电流带来的额外功耗，磁轴承的整体体积也因电磁铁线圈体积减小而减小，为小型化产品应用提供了可能性。

3、目前的永磁偏置磁悬浮轴承按照控制模组的集成度可以大致划分成两种：一种是在轴向和径向采用独立的磁轴承模块实现五自由度支承，这种设计方式使得整个轴向尺寸较长，系统复杂度较高；另一种是将径向和轴向磁轴承模块整合到一起，但这种设计普遍导致转子结构设计复杂，定子径向尺寸较大，轴向和侧倾被动控制刚度较低或接近无被动控制刚度，磁轴承功耗较大，不适宜进行微小型化。

4、因此，有必要提供一种新的磁轴承结构，在不降低磁轴承性能的情况下微小型化磁轴承，增加磁轴承的应用前景。

技术实现思路

1、本技术提供一种磁轴承及泵装置，可以在不降低磁轴承性能的情况下微小型化磁轴承，增加磁轴承的应用前景。

2、本技术的一个方面提供一种磁轴承，包括：转子组件和定子组件，所述定子组件环绕所述转子组件周向设置；所述转子组件具有中心轴线，包括：转子软铁以及转子永磁体，所述转子永磁体设置在所述转子软铁沿中心轴线方向的两端；所述定子组件包括：若干径向定子极，所述径向定子极沿所述转子组件的周向均匀分布且所述径向定子极的第一端部与所述转子软铁位置对应；定子永磁体，设置于所述径向定子极的第一端部沿中心轴线方向的两端；定子软铁，设置于所述定子永磁体沿中心轴线方向的两端，所述定子软铁和所述定子永磁体环绕所述转子永磁体周向设置且与所述转子永磁体位置对应；定子闭合磁路软铁，位于所述径向定子极的第二端部，磁连通所述若干径向定子极；定子线圈，对应缠绕在所述若干径向定子极上。

3、在本技术的一些实施例中，所述磁轴承还包括：主动控制系统，被配置为提供关于所述转子组件的径向位移的主动稳定性控制，所述主动控制系统包括：位移传感器，用于检测所述转子组件的径向偏移量；控制器，接收所述位移传感器的检测结果，被配置为当所述位移传感器检测的径向偏移量大于偏移阈值时向所述定子线圈输出控制电流使所述转子组件的径向偏移量回到所述偏移阈值内。

4、在本技术的一些实施例中，所述转子永磁体沿中心轴线方向远离所述转子软铁的两端外露。

5、在本技术的一些实施例中，所述转子永磁体包括分别设置在所述转子软铁沿中心轴线方向的两端的第一转子永磁体和第二转子永磁体；所述定子永磁体包括分别设置在所述径向定子极的第一端部沿中心轴线方向的两端的第一定子永磁体和第二定子永磁体；所述定子软铁包括分别设置在所述定子永磁体沿中心轴线方向的两端的第一定子软铁和第二定子软铁。

6、在本技术的一些实施例中，所述转子永磁体和所述定子永磁体沿所述中心轴线的方向充磁。

7、在本技术的一些实施例中，所述第一定子永磁体和所述第一转子永磁体的充磁方向相反，所述第二定子永磁体和所述第二转子永磁体的充磁方向相反。

8、在本技术的一些实施例中，所述第一定子永磁体和所述第二定子永磁体的充磁方向相反，所述第一转子永磁体和所述第二转子永磁体的充磁方向相反。

9、在本技术的一些实施例中，所述转子组件的高度与所述径向定子极的第一端部、所述定子软铁和所述定子永磁体的总堆叠高度之差的绝对值与所述径向定子极的第一端部、所述定子软铁和所述定子永磁体的总堆叠高度之比小于或等于30％。

10、在本技术的一些实施例中，所述转子组件的轴向高度与所述转子组件的最大外径之比小于或等于0.8。

11、在本技术的一些实施例中，所述径向定子极的第一端部的高度占所述径向定子极的第一端部、所述定子软铁和所述定子永磁体的总堆叠高度的比例大于或等于20％。

12、在本技术的一些实施例中，所述转子软铁的高度占所述转子组件的高度的比例大于或等于10％。

13、在本技术的一些实施例中，所述第一转子永磁体、所述第二转子永磁体和所述转子软铁均为环形，所述第一转子永磁体和所述第二转子永磁体的尺寸相同，所述转子永磁体的外径与所述转子软铁的外径之差的绝对值与所述转子软铁的外径之比小于或等于20％，所述转子永磁体的内径与所述转子软铁的内径之差的绝对值与所述转子软铁的内径之比小于或等于20％。

14、在本技术的一些实施例中，所述第一定子永磁体、所述第二定子永磁体、所述第一定子软铁和所述第二定子软铁均为环形，所述第一定子永磁体和所述第二定子永磁体的尺寸相同，所述第一定子软铁和所述第二定子软铁的尺寸相同，所述定子永磁体的外径与所述定子软铁的外径之差的绝对值与所述定子软铁的外径之比小于或等于20％，所述定子永磁体的内径与所述定子软铁的内径之差的绝对值与所述定子软铁的内径之比小于或等于20％。

15、在本技术的一些实施例中，所述转子组件和所述定子组件之间的间距小于或等于所述转子组件外径的10％。

16、在本技术的一些实施例中，所述转子永磁体和所述定子永磁体的材料包括铷铁硼，和/或所述转子软铁和所述定子软铁的材料包括纯铁或硅钢，和/或所述径向定子极的材料包括导磁的铁磁性材料。

17、本技术的另一个方面还提供一种泵装置，包括：泵头壳；叶轮，所述叶轮设置于所述泵头壳内部；及如上述所述的磁轴承的转子组件，所述转子组件设置于所述泵头壳内部，所述磁轴承被配置为带动所述叶轮围绕所述中心轴线旋转。

18、在本技术的一些实施例中，所述泵装置包括：如上述所述的磁轴承的定子组件；泵机外壳；及驱动装置，设置于所述泵机外壳内，用于向所述磁轴承提供旋转力；所述磁轴承的定子组件设置于所述泵机外壳内，所述泵头壳与所述泵机外壳可拆卸连接。

19、在本技术的一些实施例中，所述磁轴承的转子组件设置于所述泵头壳所限定的环形凹槽内，所述驱动装置接近于所述转子组件的一端，伸入所述泵头壳所限定的用于容纳所述转子组件的所述环形凹槽外所限定空间内，并被所述转子组件所围绕。

20、在本技术的一些实施例中，所述定子组件围绕所述泵头壳用于容纳所述转子组件的环形凹槽设置，所述泵机外壳内设置有用于容纳所述泵头壳至少一部分的泵头座，所述泵头座的至少一部分与所述泵头壳的至少一部分形状互补。

21、本技术提供一种磁轴承及泵装置，使得磁轴承结构更为紧凑和简洁，可以在不降低磁轴承性能的情况下微小型化磁轴承，增加磁轴承的应用前景。