四自由度异极性多片结构磁轴承制造技术

本实用新型专利技术公开一种四自由度异极性多片结构磁轴承，包括定子和转子。定子为轴向对称结构，由左X定子铁芯，左Y定子铁芯，右X定子铁芯，右Y定子铁芯组成；转子包括左、右转子铁芯与转轴。左、右X定子铁芯、左、右Y定子铁芯分别通过一对插入了永磁体的连接体相连。左、右X定子铁芯、左、右Y定子铁芯均沿内圆周均匀分布一对悬浮齿，悬浮齿为曲折型结构且均绕制集中式径向控制绕组，左、右两侧悬浮齿与左、右转子铁芯垂直部分共面，悬浮齿与左、右转子铁芯间形成长度相等的径向气隙。本实用新型专利技术X和Y方向悬浮独立设计，实现悬浮力在X‑Y方向无耦合，控制简单，永磁体位于轴向，不占用径向空间，径向悬浮力大。

【技术实现步骤摘要】
四自由度异极性多片结构磁轴承
本技术涉及一种非机械接触磁轴承，特指一种四自由度异极性多片结构磁轴承，可作为飞轮系统、机床电主轴、离心机等高速传动部件的无接触悬浮支承。
技术介绍
磁轴承是利用定子和转子之间的电磁力将转子悬浮于空间，使定、转子之间没有机械接触的一种新型高性能轴承。随着高磁能积稀土永磁材料的涌现，为了充分利用永磁材料提供的磁能，出现了永磁偏置磁轴承，其励磁绕组中只有控制电流，不需要偏置电流，可以明显降低磁轴承的损耗和功放电路的功耗。目前，永磁偏置磁轴承按偏置磁通在定子磁极上形成的磁极异同可分为同极性和异极性磁轴承：（1）同极性磁轴承，永磁体在定子磁极上产生的磁极性相同，偏置磁通和控制磁通的流通路径不在一个平面上；（2）异极性磁轴承，永磁体在磁极上产生的磁极性相异，极性交替排列，偏置磁通和控制磁通在一个平面上流通。异极性磁轴承借用主动磁轴承的结构和稀土永磁材料的高磁能积共同构成，既具有主动磁轴承漏磁较小的优点，又具有永磁偏置磁轴承功耗低的优点。现有的异极性磁轴承结构共性都是径向所有悬浮齿在同一平面的单片结构设计，径向悬浮齿绕制控制绕组产生径向控制磁通，与相应的偏置磁通相互作用产生径向悬浮力。该结构的混合磁轴承径向两自由度悬浮在单片中实现，导致悬浮力在X-Y方向存在耦合，控制复杂。
技术实现思路
本技术的目的是提出一种可简化控制，结构紧凑，制造与装配方便的四自由度异极性多片结构磁轴承，采用多片式结构，X-Y两个方向的悬浮分别由独立的定子铁芯实现，悬浮力在X-Y方向无耦合，控制简单。本技术通过以下技术方案实现：一种四自由度异极性多片结构磁轴承，包括定子和位于定子内圈的转子，所述定子为轴向对称结构，由从左到右依次排列的左X定子铁芯、左Y定子铁芯、4个永磁体、右X定子铁芯、右Y定子铁芯组成；所述转子包括左、右转子铁芯与转轴，所述转轴贯穿于左、右转子铁芯、左X定子铁芯、左Y定子铁芯、右X定子铁芯以及右Y定子铁芯内；所述左、右X定子铁芯分别通过一对连接体相连，所述左、右Y定子铁芯分别通过另一对连接体相连；所述连接体中均插入一永磁体，所述永磁体为轴向磁化，且用于连接左、右X定子铁芯的连接体上的永磁体的磁化方向与用于连接左、右Y定子铁芯的连接体上的永磁体相反；所述左X定子铁芯沿内圆周+x轴和-x轴方向对称位置均匀分布一对悬浮齿；所述左Y定子铁芯沿内圆周+y轴和-y轴方向对称位置也均匀分布一对悬浮齿；所述右X定子铁芯、右Y定子铁芯上与所述左X定子铁芯、左Y定子铁芯对称位置设置有相同的悬浮齿；所述悬浮齿为曲折型结构，所述左X定子铁芯与左Y定子铁芯上的四个悬浮齿靠近左转子铁芯一端面与所述左转子铁芯圆周面弧度匹配且其与所述左转子铁芯轴向宽度相同且位置正对；所述右X定子铁芯与右Y定子铁芯上的四个悬浮齿靠近右转子铁芯一端面与所述右转子铁芯圆周面弧度匹配且其与所述右转子铁芯轴向宽度相同且位置正对；所述悬浮齿与左、右转子铁芯间形成了径向气隙长度相等的径向气隙，所述悬浮齿上均绕制集中式径向控制绕组。进一步地，所述左、右Y定子铁芯的外径小于左、右X定子铁芯的内径，且两者相差大于两个径向气隙长度。进一步地，所述4个连接体均为弧形，其径向尺寸相同，分别位于外径与所述左、右X定子铁芯外径相同的圆环上，所述用于连接左、右Y定子铁芯的一对连接体靠近圆心的内表面的两端均分别设置有端接部分，所述左Y定子铁芯通过4个端接部分与所述右Y定子铁芯连接。进一步地，所述左、右X定子铁芯、左、右Y定子铁芯、4个连接体、4个端接部分和左、右转子铁芯均由导磁材料制成。进一步地，所述四个永磁体为稀土永磁材料制成。进一步地，所述转轴为非导磁性材料。有益效果：1、本技术提出一种四自由度异极性多片结构磁轴承结构，采用多片式结构，X-Y两个方向的悬浮分别由独立的定子铁芯实现，将悬浮齿设计成曲折型结构，使X方向与Y方向的悬浮齿与转子铁芯共面，悬浮力在X-Y方向无耦合，控制简单。2、本技术为了保证4个永磁体尺寸相同，在用于连接外径较小的左Y定子铁芯与右Y定子铁芯的连接体两端固定有端接部分，通过端接部分连接两者，这样可以保证这两个连接体与另外两个用于连接左X定子铁芯、右X定子铁芯的连接体的径向尺寸相同，这样就可以保证4个永磁体的尺寸相同。附图说明图1为本技术一种四自由度异极性多片结构磁轴承结构图；图2为本技术四自由度异极性多片结构磁轴承左X定子铁芯、右X定子铁芯横向剖面图；图3为本技术一种四自由度异极性多片结构磁轴承悬浮磁通图。1-左X定子铁芯，101-悬浮齿Al，102-悬浮齿Bl，2-左Y定子铁芯，201-悬浮齿Cl，202-悬浮齿Dl，3-右Y定子铁芯，301-悬浮齿Cr，302-悬浮齿Dr，4-右X定子铁芯，401-悬浮齿Ar，402-悬浮齿Br，5-永磁体Ex，6-永磁体Fx，7-永磁体Ey，8-永磁体Fy，9-第一连接体，10-第二连接体，11-第三连接体，12-第四连接体，13-第一端接部分，14-第二端接部分，15-第三端接部分，16-第四端接部分，17-径向控制绕组，18-左转子铁芯，19-右转子铁芯，20-转轴，21-径向气隙，22-静态偏置磁通，23-X方向径向控制磁通，24-Y方向径向控制磁通。具体实施方式下面结合附图对本技术进行具体介绍。在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。具体结构如图1-3所示，本技术公开的一种四自由度异极性多片结构磁轴承，包括定子和位于定子内圈的转子。定子为轴向对称结构，包括从左到右依次排列的左X定子铁芯1、左Y定子铁芯2、右X定子铁芯4、右Y本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种四自由度异极性多片结构磁轴承，包括定子和位于定子内圈的转子，其特征在于，所述定子为轴向对称结构，包括从左到右依次排列的左X定子铁芯、左Y定子铁芯、右X定子铁芯、右Y定子铁芯；所述转子包括左、右转子铁芯与转轴，所述转轴贯穿于左、右转子铁芯、左X定子铁芯、左Y定子铁芯、右X定子铁芯以及右Y定子铁芯内；/n所述左、右X定子铁芯分别通过一对连接体相连，所述左、右Y定子铁芯分别通过另一对连接体相连；所述连接体中均插入一永磁体，所述永磁体为轴向磁化，且用于连接左、右X定子铁芯的连接体上的永磁体的磁化方向与用于连接左、右Y定子铁芯的连接体上的永磁体相反；所述左X定子铁芯沿内圆周+x轴和-x轴方向对称位置均匀分布一对悬浮齿；所述左Y定子铁芯沿内圆周+y轴和-y轴方向对称位置也均匀分布一对悬浮齿；所述右X定子铁芯、右Y定子铁芯上与所述左X定子铁芯、左Y定子铁芯对称位置设置有相同的悬浮齿；/n所述悬浮齿为曲折型结构，所述左X定子铁芯与左Y定子铁芯上的四个悬浮齿靠近左转子铁芯一端面与所述左转子铁芯圆周面弧度匹配且其与所述左转子铁芯轴向宽度相同且位置正对；所述右X定子铁芯与右Y定子铁芯上的四个悬浮齿靠近右转子铁芯一端面与所述右转子铁芯圆周面弧度匹配且其与所述右转子铁芯轴向宽度相同且位置正对；所述悬浮齿与左、右转子铁芯间形成了径向气隙长度相等的径向气隙，所述悬浮齿上均绕制集中式径向控制绕组。/n...

【技术特征摘要】
1.一种四自由度异极性多片结构磁轴承，包括定子和位于定子内圈的转子，其特征在于，所述定子为轴向对称结构，包括从左到右依次排列的左X定子铁芯、左Y定子铁芯、右X定子铁芯、右Y定子铁芯；所述转子包括左、右转子铁芯与转轴，所述转轴贯穿于左、右转子铁芯、左X定子铁芯、左Y定子铁芯、右X定子铁芯以及右Y定子铁芯内；
所述左、右X定子铁芯分别通过一对连接体相连，所述左、右Y定子铁芯分别通过另一对连接体相连；所述连接体中均插入一永磁体，所述永磁体为轴向磁化，且用于连接左、右X定子铁芯的连接体上的永磁体的磁化方向与用于连接左、右Y定子铁芯的连接体上的永磁体相反；所述左X定子铁芯沿内圆周+x轴和-x轴方向对称位置均匀分布一对悬浮齿；所述左Y定子铁芯沿内圆周+y轴和-y轴方向对称位置也均匀分布一对悬浮齿；所述右X定子铁芯、右Y定子铁芯上与所述左X定子铁芯、左Y定子铁芯对称位置设置有相同的悬浮齿；
所述悬浮齿为曲折型结构，所述左X定子铁芯与左Y定子铁芯上的四个悬浮齿靠近左转子铁芯一端面与所述左转子铁芯圆周面弧度匹配且其与所述左转子铁芯轴向宽度相同且位置正对；所述右X定子铁芯与右Y定子铁芯上的四个悬浮齿靠近右转子铁芯一端面与所述右转子铁芯圆周面弧度匹配且其与所述右转子铁芯轴向...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾权镐，乐倩云，张涛，叶小婷，武莎莎，鲁庆，莫丽红，丁祖军，
申请(专利权)人：淮阴工学院，
类型：新型
国别省市：江苏;32