一种二自由度永磁偏置径向混合磁轴承.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106438693A(43)申请公布日2017.02.22(21)申请号201610971589.9(22)申请日2016.11.07(71)申请人江苏大学地址212013江苏省镇江市京口区学府路301号(72)发明人朱熀秋邵嘉葳许波(51)Int.Cl.F16C32/04(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称一种二自由度永磁偏置径向混合磁轴承(57)摘要本发明公开一种电气和机械传动设备领域中的二自由度永磁偏置径向混合磁轴承，转子外同轴套有圆环形的定子铁心，在定子铁心的圆环内缘设有12个径向凸出的定子磁极，12个定子磁极沿圆周方向均匀布置，在其中两两不相邻的6个定子磁极的每个定子磁极中间各开有径向槽，每个径向槽中放置一块永磁体，未放置有永磁体的6个定子磁极上均绕制控制线圈，6个控制线圈都通过一个三相逆变器与交流电源相连；定子磁极和转子之间留有径向气隙；所有永磁体均径向充磁，N极在外侧，S极在内侧；采用6个径向充磁的永磁体来提供静态偏置磁场，简化了结构，使整个轴承体积更小，重量更轻，提高了悬浮转子的临界转速。CN106438693ACN106438693A权利要求书1/1页1.一种二自由度永磁偏置径向混合磁轴承，包括转轴（8）、转子（4）和定子铁心（5），转子（4）同轴套在转轴（8）外，转子（4）外同轴套有圆环形的定子铁心（5），其特征是：在定子铁心（5）的圆环内缘设有12个径向凸出的定子磁极，12个定子磁极沿圆周方向均匀布置，在其中两两不相邻的6个定子磁极的每个定子磁极中间各开有径向槽，每个径向槽中放置一块永磁体（1），未放置有永磁体（1）的6个定子磁极上均绕制控制线圈（2），6个控制线圈（2）都通过一个三相逆变器与交流电源相连；定子磁极和转子（4）之间留有径向气隙（3）；所有永磁体（1）均径向充磁，N极在外侧，S极在内侧。2.根据权利要求1所述一种二自由度永磁偏置径向混合磁轴承，其特征是：6个控制线圈（2）沿顺时针方向依次是第一、第二、第三、第四、第五、第六控制线圈，第一控制线圈与三相逆变器的-A相连接，第二控制线圈与三相逆变器的+B相连接，第三控制线圈与三相逆变器的-C相连接，相对的第四、第五、第六控制线圈分别与三相逆变器的+A相、-B相、+C一一对应地相连接。3.根据权利要求1所述一种二自由度永磁偏置径向混合磁轴承，其特征是：永磁体（1）的内缘与定子磁极的内缘相平齐，永磁体（1）的外缘与定子铁心（5）的内缘相平齐。4.根据权利要求1所述一种二自由度永磁偏置径向混合磁轴承，其特征是：径向气隙（3）的大小为0.3mm-0.5mm。5.根据权利要求1所述一种二自由度永磁偏置径向混合磁轴承，其特征是：永磁体（1）的轴向长度与定子铁心（5）的轴向长度相等。2CN106438693A说明书1/3页一种二自由度永磁偏置径向混合磁轴承技术领域[0001]本发明属于电气和机械传动设备领域，涉及一种非机械接触轴承，特指一种永磁偏置径向混合磁轴承，作为飞轮系统、机床电主轴、离心机等高速传动部件的无接触悬浮支承。背景技术[0002]永磁偏置径向混合磁轴承由永磁体提供静态偏置磁磁通，由直流信号提供控制磁通，具有可以减小控制电流、降低损耗等优点。但是该混合型磁轴承由于采用直流控制，而直流功率放大器价格高，体积大，一个径向混合磁轴承通常需要四路单极性或两路双极性功率放大电路，从而使径向磁轴承体积大，成本高，大大限制了其应用。现有的径向二自由度磁轴承需要占用较大的轴向空间，不能满足磁悬浮飞轮、陀螺等所要求的体积小、重量轻的要求，并且不利于转子临界转速的提高。为了减少磁轴承的体积，降低磁轴承功耗和生产成本，提高磁轴承的工作性能，扩大磁轴承的应用领域，需要有一种新的机械结构和磁路结构的永磁偏置径向混合磁轴承。[0003]中国专利公开号为CN201326646，名称为“一种异极性永磁偏置轴向径向磁轴承”的文献中提出了一种径向定子为对称布置的八磁极结构的直流式径向二自由度外转子混合磁轴承，采用双片八极同极性磁轴承结构来控制径向2个自由度，需要4路单极性（或2路双极型）直流功率放大电路驱动控制8个径向控制线圈，此结构的磁轴承重量和体积相对较大，因此不能满足磁悬浮飞轮等航天器所要求的体积小、重量轻的目的。中国专利公开号为CN1737388，名称为“三自由度交直流径向-轴向混合磁轴承及其控制方法”的文献中提出的磁轴承采用单片式结构的定子，定子分为轴向定子和径向定子两部分，磁极及转子结构相对简单，缺点是轴向控制线圈与径向控制线圈所占的空间有限，导致磁轴承承载力下降、散热性能差。发明内容[0004]本发明的目的是为解决现有技术存在的问题，提出一种结构紧凑、功率放大电