【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及磁悬浮轴承，尤其涉及一种多自由度磁悬浮轴承。
技术介绍
1、磁悬浮轴承具有功率密度大、体积小、重量轻、响应快等优点，可有效提高系统效率，节省能源消耗，是未来高速旋转动力机械发展的理想支承部件。磁悬浮轴承中，定子通过向转子成对施加方向相反的电磁力，使转子达到受力平衡从而保持悬浮状态，当转子发生偏移时，通过调整对应方向上的电磁力大小，即可使转子回归平衡位置。
2、随着工业行业快速发展，工业设备对磁悬浮轴承（尤其是应用于长跨距磁悬浮电机转子）的性能要求不断提高，需要一种能够兼具体积小和稳定性强的多自由度磁悬浮轴承。
技术实现思路
1、为克服相关技术中存在的问题，本专利技术提供了一种多自由度磁悬浮轴承。
2、本专利技术提供的多自由度磁悬浮轴承，包括：
3、转子，包括固定连接的转子主体和推力盘，所述推力盘环绕所述转子主体的周向；
4、定子，包括第一定子铁心和第二定子铁心，所述推力盘位于所述第一定子铁心和所述第二定子铁心之间，所述第一定子铁心朝向所述第二定子铁心的端面上和/或所述第二定子铁心朝向所述第一定子铁心的端面上设置有第一凸起部，所述第二定子铁心的径向内侧设置有第二凸起部；
5、永磁环，环绕所述转子主体的周向；
6、其中，所述第一定子铁心包括沿周向排布的多个定子铁心单元，每个所述定子铁心单元上均绕设有径向绕组和第一轴向绕组，所述第二定子铁心上绕设有第二轴向绕组，所述第二轴向绕组为环形绕组并与所述第一轴向
7、在一些实施例中，至少两对所述径向绕组分别相对于所述转子主体的轴向方向对称设置，两对所述径向绕组中，其中一对所述径向绕组的两个绕组的相对方向为第一方向，另一对所述径向绕组的相对方向为第二方向，所述第一方向和所述第二方向相互垂直。
8、在一些实施例中，所述定子铁心单元包括轭部、第一定子齿和第二定子齿，所述第一定子齿和所述第二定子齿均凸出于所述轭部的径向内侧，在所述转子主体的周向方向上，所述第一定子齿与所述第二定子齿间隔设置；
9、所述径向绕组绕设于所述第一定子齿，以经所述第一定子齿形成位于径向平面上的径向电磁磁路；
10、所述第一轴向绕组绕设于所述第二定子齿，以经所述第二定子齿形成位于轴向平面上的第一轴向电磁磁路。
11、在一些实施例中，相邻所述定子铁心单元之间设置有隔磁部，以避免各所述定子铁心单元中的所述径向电磁磁路之间耦合，在所述定子铁心单元中，所述径向电磁磁路经所述第一定子齿、所述轭部、所述第二定子齿和所述转子主体回到所述第一定子齿。
12、在一些实施例中，所述第一凸起部包括设置于所述第二定子齿朝向所述第二定子铁心的端面上的第一弧形凸起和第二弧形凸起，所述第二弧形凸起位于所述第一弧形凸起的径向内侧，所述第一轴向绕组绕设于所述第一弧形凸起和所述第二弧形凸起之间；
13、所述第二定子铁心为环形且环绕所述转子主体的周向，所述第一凸起部还包括设置于所述第二定子铁心朝向所述第一定子铁心的端面上的第一环形凸起和第二环形凸起，所述第二环形凸起位于所述第一环形凸起的径向内侧，所述第二轴向绕组绕设于所述第一环形凸起和所述第二环形凸起之间，以形成第二轴向电磁磁路；
14、所述第一环形凸起与各所述定子铁心单元上的所述第一弧形凸起均相对，所述第二环形凸起与各所述定子铁心单元上的所述第二弧形凸起均相对，以避免所述第一轴向电磁磁路和所述第二轴向电磁磁路经所述转子主体形成闭合回路，所述第一轴向电磁磁路经所述第一弧形凸起、所述推力盘、所述第二弧形凸起和所述第二定子齿回到所述第一弧形凸起，所述第二轴向电磁磁路经所述第一环形凸起、所述推力盘、所述第二环形凸起和所述第二定子铁心回到所述第一环形凸起。
15、在一些实施例中，所述轭部朝向所述第二定子铁心的端面上设置有第三弧形凸起，所述第二定子铁心朝向所述第一定子铁心的端面上设置有第三环形凸起，所述第三环形凸起与所述第三弧形凸起相对设置；
16、所述永磁环的轴向两端分别与各所述第三弧形凸起和所述第三环形凸起连接，所述永磁环为轴向充磁，以形成轴向永磁磁路，所述轴向永磁磁路经所述第三弧形凸起、所述第一弧形凸起、所述推力盘、所述第一环形凸起和所述第三环形凸起回到所述永磁环。
17、在一些实施例中，所述第二凸起部包括至少一个第四弧形凸起，在所述转子主体的轴向方向上，至少一个所述第四弧形凸起与所述第一定子齿或所述第二定子齿相对，以形成径向永磁磁路，所述径向永磁磁路经所述第三弧形凸起、所述第一定子齿、所述转子主体、所述第二定子铁心和所述第三环形凸起回到所述永磁环。
18、在一些实施例中，所述第一凸起部还包括设置于所述第一定子齿朝向所述第二定子铁心的端面上的第五弧形凸起，所述第五弧形凸起与所述第一环形凸起相对，以避免所述轴向永磁磁路与所述径向电磁磁路、所述第一轴向电磁磁路和所述第二轴向电磁磁路耦合。
19、在一些实施例中，所述第五弧形凸起与所述推力盘之间具有第一气隙，所述第一弧形凸起和所述第二弧形凸起与所述推力盘之间具有第二气隙，所述第一气隙的宽度大于所述第二气隙的宽度，以避免所述径向电磁磁路经所述第五弧形凸起形成闭合回路。
20、在一些实施例中，所述第二定子齿与所述转子主体之间具有第三气隙，所述第二气隙的宽度大于所述第三气隙的宽度，以避免所述径向电磁磁路经所述第一弧形凸起或所述第二弧形凸起形成闭合回路。
21、本专利技术的有益效果是：
22、本专利技术提供的多自由度磁悬浮轴承中，周向排布的多个径向绕组可对转子实现径向方向上的悬浮控制，同时，轴向排布的第一轴向绕组和第二轴向绕组可对转子实现轴向方向上的悬浮控制。此外，第二轴向绕组为环形绕组，能够显著减少转子旋转过程中的磁场变化幅值、降低涡流损耗，通过第一定子铁心和第二定子铁心的差异化设计，使多自由度磁悬浮轴承能够兼具体积小和稳定性强的特点，以满足更高的工业需求。
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1.一种多自由度磁悬浮轴承，其特征在于，所述多自由度磁悬浮轴承包括：
2.根据权利要求1所述的多自由度磁悬浮轴承，其特征在于，至少两对所述径向绕组（31）分别相对于所述转子主体（11）的轴向方向对称设置，两对所述径向绕组（31）中，其中一对所述径向绕组（31）的两个绕组的相对方向为第一方向，另一对所述径向绕组（31）的相对方向为第二方向，所述第一方向和所述第二方向相互垂直。
3.根据权利要求1所述的多自由度磁悬浮轴承，其特征在于，所述定子铁心单元（210）包括轭部（211）、第一定子齿（212）和第二定子齿（213），所述第一定子齿（212）和所述第二定子齿（213）均凸出于所述轭部（211）的径向内侧，在所述转子主体（11）的周向方向上，所述第一定子齿（212）与所述第二定子齿（213）间隔设置；
4.根据权利要求3所述的多自由度磁悬浮轴承，其特征在于，相邻所述定子铁心单元（210）之间设置有隔磁部（23），以避免各所述定子铁心单元（210）中的所述径向电磁磁路（41）之间耦合，在所述定子铁心单元（210）中，所述径向电磁磁路（41）经所述第
5.根据权利要求3所述的多自由度磁悬浮轴承，其特征在于，所述第一凸起部包括设置于所述第二定子齿（213）朝向所述第二定子铁心（22）的端面上的第一弧形凸起（2131）和第二弧形凸起（2132），所述第二弧形凸起（2132）位于所述第一弧形凸起（2131）的径向内侧，所述第一轴向绕组（32）绕设于所述第一弧形凸起（2131）和所述第二弧形凸起（2132）之间；
6.根据权利要求5所述的多自由度磁悬浮轴承，其特征在于，所述轭部（211）朝向所述第二定子铁心（22）的端面上设置有第三弧形凸起（2111），所述第二定子铁心（22）朝向所述第一定子铁心（21）的端面上设置有第三环形凸起（2203），所述第三环形凸起（2203）与所述第三弧形凸起（2111）相对设置；
7.根据权利要求6所述的多自由度磁悬浮轴承，其特征在于，所述第二凸起部包括至少一个第四弧形凸起（2204），在所述转子主体（11）的轴向方向上，至少一个所述第四弧形凸起（2204）与所述第一定子齿（212）或所述第二定子齿（213）相对，以形成径向永磁磁路（45），所述径向永磁磁路（45）经所述第三弧形凸起（2111）、所述第一定子齿（212）、所述转子主体（11）、所述第二定子铁心（22）和所述第三环形凸起（2203）回到所述永磁环（24）。
8.根据权利要求6所述的多自由度磁悬浮轴承，其特征在于，所述第一凸起部还包括设置于所述第一定子齿（212）朝向所述第二定子铁心（22）的端面上的第五弧形凸起（2121），所述第五弧形凸起（2121）与所述第一环形凸起（2201）相对，以避免所述轴向永磁磁路（44）与所述径向电磁磁路（41）、所述第一轴向电磁磁路（42）和所述第二轴向电磁磁路（43）耦合。
9.根据权利要求8所述的多自由度磁悬浮轴承，其特征在于，所述第五弧形凸起（2121）与所述推力盘（12）之间具有第一气隙（51），所述第一弧形凸起（2131）和所述第二弧形凸起（2132）与所述推力盘（12）之间具有第二气隙（52），所述第一气隙（51）的宽度大于所述第二气隙（52）的宽度，以避免所述径向电磁磁路（41）经所述第五弧形凸起（2121）形成闭合回路。
10.根据权利要求9所述的多自由度磁悬浮轴承，其特征在于，所述第二定子齿（213）与所述转子主体（11）之间具有第三气隙（53），所述第二气隙（52）的宽度大于所述第三气隙（53）的宽度，以避免所述径向电磁磁路（41）经所述第一弧形凸起（2131）或所述第二弧形凸起（2132）形成闭合回路。
...【技术特征摘要】
1.一种多自由度磁悬浮轴承，其特征在于，所述多自由度磁悬浮轴承包括：
2.根据权利要求1所述的多自由度磁悬浮轴承，其特征在于，至少两对所述径向绕组（31）分别相对于所述转子主体（11）的轴向方向对称设置，两对所述径向绕组（31）中，其中一对所述径向绕组（31）的两个绕组的相对方向为第一方向，另一对所述径向绕组（31）的相对方向为第二方向，所述第一方向和所述第二方向相互垂直。
3.根据权利要求1所述的多自由度磁悬浮轴承，其特征在于，所述定子铁心单元（210）包括轭部（211）、第一定子齿（212）和第二定子齿（213），所述第一定子齿（212）和所述第二定子齿（213）均凸出于所述轭部（211）的径向内侧，在所述转子主体（11）的周向方向上，所述第一定子齿（212）与所述第二定子齿（213）间隔设置；
4.根据权利要求3所述的多自由度磁悬浮轴承，其特征在于，相邻所述定子铁心单元（210）之间设置有隔磁部（23），以避免各所述定子铁心单元（210）中的所述径向电磁磁路（41）之间耦合，在所述定子铁心单元（210）中，所述径向电磁磁路（41）经所述第一定子齿（212）、所述轭部（211）、所述第二定子齿（213）和所述转子主体（11）回到所述第一定子齿（212）。
5.根据权利要求3所述的多自由度磁悬浮轴承，其特征在于，所述第一凸起部包括设置于所述第二定子齿（213）朝向所述第二定子铁心（22）的端面上的第一弧形凸起（2131）和第二弧形凸起（2132），所述第二弧形凸起（2132）位于所述第一弧形凸起（2131）的径向内侧，所述第一轴向绕组（32）绕设于所述第一弧形凸起（2131）和所述第二弧形凸起（2132）之间；
6.根据权利要求5所述的多自由度磁悬浮轴承，其特征在于，所述轭部（211）朝向所述第二定子铁心（22）的端面上设置有第三弧形凸起（2111），所述第二定子铁心（2...
【专利技术属性】
技术研发人员：张海刚，李永胜，赵明师，刘辉，张永莲，吕前阔，
申请(专利权)人：山东天瑞重工有限公司，
类型：发明
国别省市：
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