專利名稱：扁平型垂直線圈內(nèi)轉(zhuǎn)子混合磁軸承的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種非接觸磁懸浮軸承，尤其是涉及一種具有垂直線圈和內(nèi)轉(zhuǎn)子的扁 平型四軸混合磁軸承，其可作為旋轉(zhuǎn)部件的無接觸支撐，特別是作為空間系統(tǒng)的高精度、低 噪聲姿態(tài)控制飛輪的支承機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
磁軸承的損耗是一個重要的綜合指標(biāo)，直接影響到其應(yīng)用。磁軸承按照磁力提供 方式，可分為被動磁軸承、主動磁軸承和混合磁軸承。被動磁軸承的穩(wěn)定域很小；主動磁軸 承必須在電磁線圈中設(shè)定偏置電流來給磁軸承提供工作點，因此控制電流大，功耗大；而混 合磁軸承將永磁偏置與電磁控制相接合，其中永磁體提供了磁路的主要磁通和偏置工作點 磁場，電磁線圈提供磁路的調(diào)節(jié)磁通，按一定控制律使轉(zhuǎn)子處于平衡位置，可以顯著減小控 制電流，降低功耗，因而特別適合于對功耗要求高的空間用飛輪等應(yīng)用場合。然而，目前的永磁偏置徑向混合磁軸承的線圈鐵心與工作磁極采用一體結(jié)構(gòu)(即 二者是一個整體，具體而言，就是上線圈鐵心和上導(dǎo)磁極板是一個整體，下線圈鐵心和下導(dǎo) 磁極板是一個整體)。而且，在現(xiàn)有的混合磁軸承結(jié)構(gòu)中，磁極在圓周方向是彼此分開的，因 為這種彼此分開的磁極結(jié)構(gòu)，造成其徑向磁場沿圓周方向是交替變化的(即磁場是非均勻 的)，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子在高速旋轉(zhuǎn)時，通過轉(zhuǎn)子鐵心圓周面的磁通按轉(zhuǎn)速的N倍頻(N等于磁極數(shù)) 周期性變化，由此帶來的渦流損耗不可忽略。雖然轉(zhuǎn)子鐵心的疊片結(jié)構(gòu)能在一定程度上減小渦流損耗，而且進(jìn)一步減小轉(zhuǎn)子鐵 心的疊片厚度可以顯著降低渦流損耗，但這樣會帶來磁軸承支撐強(qiáng)度減弱的問題。因此，對高速飛輪轉(zhuǎn)子而言，目前的混合磁軸承還存在明顯的技術(shù)缺點首先，轉(zhuǎn) 子鐵心的渦流將產(chǎn)生明顯的阻滯力矩，在姿態(tài)控制用磁懸浮飛輪等航天應(yīng)用場合，將會顯 著增加驅(qū)動電機(jī)的功耗，并影響衛(wèi)星姿態(tài)控制的穩(wěn)定性和精度；其次，當(dāng)為了降低風(fēng)阻損耗 而將高速轉(zhuǎn)子封閉在高真空的殼體內(nèi)時，過大的渦流損耗還將增加轉(zhuǎn)子散熱設(shè)計的困難； 再次，四軸磁軸承采用2個雙邊線圈磁軸承組合，使磁軸承的高度較大，尤其是垂直線圈會 進(jìn)一步增加磁軸承的整體高度，從而導(dǎo)致體積的增大和質(zhì)量的增加。此外，目前的混合磁軸 承的線圈鐵心與工作磁極采用一體結(jié)構(gòu)，還存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不能充分利用磁極的圓周面積 等缺點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，針對內(nèi)轉(zhuǎn)子磁軸承結(jié)構(gòu)，克服磁 軸承結(jié)構(gòu)復(fù)雜、質(zhì)量 大、能耗高等技術(shù)難題，簡化磁軸承結(jié)構(gòu)、降低磁軸承質(zhì)量、減小磁軸承懸浮能耗。因此，本 發(fā)明提供一種質(zhì)量輕、體積小、能耗低的混合磁軸承，這是一種包含有垂直線圈、徑向均勻 磁極和內(nèi)轉(zhuǎn)子的扁平型混合磁軸承。為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種扁平型垂直線圈內(nèi)轉(zhuǎn)子混 合磁軸承，其是由2個上下對稱設(shè)置的兩軸單邊垂直線圈混合磁軸承構(gòu)成的四軸混合磁軸承，每個所述兩軸單邊垂直線圈混合磁軸承包括轉(zhuǎn)子和定子。該轉(zhuǎn)子包括內(nèi)導(dǎo)磁環(huán)；轉(zhuǎn)子鐵心，同軸線套裝在該內(nèi)導(dǎo)磁環(huán)的外側(cè)。該定子包括定子盤，包含有多個均勻分布的磁極； 多個線圈鐵心，設(shè)置在該定子盤的外側(cè)并沿該定子盤的周向均勻分布，且每個線圈鐵心與 1個磁極的位置對應(yīng)；以及多個電磁線圈，分別垂直套裝在各線圈鐵心上；以及所述轉(zhuǎn)子設(shè) 置在所述定子的內(nèi)側(cè)。其中，所述多個磁極在內(nèi)邊緣處相連為一個整體圓環(huán)。根據(jù)本發(fā)明的扁平型垂直線圈內(nèi)轉(zhuǎn)子混合磁軸承的一個實施例，所述定子盤呈圓 環(huán)狀，其包括上導(dǎo)磁極板；下導(dǎo)磁極板，位于所述上導(dǎo)磁極板下方；磁柱安裝盤，設(shè)置在所 述上導(dǎo)磁極板和下導(dǎo)磁極板之間，該磁柱安裝盤不導(dǎo)磁；以及多個永磁體，被均勻嵌放在所 述磁柱安裝盤內(nèi)，所述永磁體沿所述定子盤的軸向同向充磁；以及所述上導(dǎo)磁極板和下導(dǎo) 磁極板分別被沿周向均勻分割成呈輻射狀的4個磁極，且每個所述下導(dǎo)磁極板的磁極被設(shè) 置為與相應(yīng)的所述上導(dǎo)磁極板的磁極上下對稱。所述上導(dǎo)磁極板的4個磁極的相鄰磁極之間、以及所述下導(dǎo)磁極板的4個磁極的 相鄰磁極之間分別在內(nèi)邊緣處由通道連成一體，其中該通道由具有小截面積的導(dǎo)磁體形 成。上述本發(fā)明磁軸承的定子盤24的中間部分是磁柱安裝盤242以及一組按磁極位 置均勻分布的圓形或扇形柱狀永磁體。同一套兩軸磁軸承的永磁體沿軸向同向充磁，上下 磁軸承的永磁體充磁方向相反。永磁體上下兩端是結(jié)構(gòu)對稱的導(dǎo)磁極板(即上導(dǎo)磁極板 241與下導(dǎo)磁極板243)。每塊導(dǎo)磁極板被沿周向均勻分割成呈輻射狀的四磁極結(jié)構(gòu)。每個 磁極與一個電磁線圈相對應(yīng)，導(dǎo)磁極板的平面與線圈鐵心軸線垂直。在導(dǎo)磁極板的內(nèi)緣， 相鄰磁極之間通過小截面積的導(dǎo)磁體連成一體，4個磁極在內(nèi)緣處連接成一個整體的圓環(huán)。 因此，當(dāng)轉(zhuǎn)子處于平衡位置時，工作氣隙的徑向永磁偏置磁場在整個圓周面上是均勻的，徑 向永磁磁通在轉(zhuǎn)子鐵心上產(chǎn)生的渦流損耗降低到最低程度。本發(fā)明采用疊片結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子鐵 心，用來進(jìn)一步降低轉(zhuǎn)子偏離平衡位置時永磁磁通擾動和線圈控制磁通變化帶來的磁軸承 轉(zhuǎn)子鐵心的渦流損耗。本發(fā)明將磁軸承通常相互分開的磁極在內(nèi)邊緣處相連成一個整體圓環(huán)，由于同一 套兩軸磁軸承的永磁體在軸向同向充磁，永磁體產(chǎn)生的磁通在磁極內(nèi)緣按徑向方向經(jīng)工作 氣隙進(jìn)出轉(zhuǎn)子鐵心。因此，當(dāng)轉(zhuǎn)子處于平衡位置時，工作氣隙的徑向永磁磁通在整個圓周面 上是均勻的，因而將轉(zhuǎn)子運行時的渦流損耗和阻滯力矩降低到最低程度。電磁線圈產(chǎn)生的 磁通在磁極內(nèi)緣按徑向方向經(jīng)工作氣間隙進(jìn)出轉(zhuǎn)子鐵心的同時，還有一小部分電磁磁通沿 周向經(jīng)導(dǎo)磁極板邊緣連接部分進(jìn)入相鄰磁極。由于連接處截面積較小，因此即便較小的磁 通也產(chǎn)生很大的磁通密度，使磁極邊緣連接部分的周向磁路飽和，也就是說，通道8的小截 面積導(dǎo)磁體在較小的磁通下也會使得磁極邊緣連接部分的周向磁路飽和。這樣，可以保證 各磁極的電磁控制磁路耦合效應(yīng)很小，不會對控制特性產(chǎn)生影響。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于采用2個單邊線圈兩軸磁軸承組合成四軸 磁軸承，減少了線圈數(shù)量，降低了磁軸承的高度和結(jié)構(gòu)復(fù)雜度，減輕了磁軸承的質(zhì)量；采用 垂直線圈徑向均勻磁極結(jié)構(gòu)，將現(xiàn)有技術(shù)中相互分開的磁軸承的磁極在內(nèi)邊緣處相連成一 個整體圓環(huán)，當(dāng)轉(zhuǎn)子處于平衡位置時，工作氣隙的徑向永磁磁通在整個圓周面上是均勻的， 從源頭上將轉(zhuǎn)子運行時的渦流損耗和阻滯力矩降低到了最低程度；本發(fā)明所述的磁軸承的 線圈鐵心與磁極在結(jié)構(gòu)上分開，加工和裝配更方便，并使磁極可以充分利用其圓周面積，增大承載力。


圖1為本發(fā)明的磁軸承的一個具體實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1所示磁軸承的上/下導(dǎo)磁極板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖2所示上/下導(dǎo)磁極板的局部結(jié)構(gòu)立體示意圖；圖4為本發(fā)明的磁路圖。其中，附圖標(biāo)記說明如下1-轉(zhuǎn)子，11-轉(zhuǎn)子鐵心，12-內(nèi)導(dǎo)磁環(huán)，2-定子，21-電磁線圈，22-線圈鐵心，23-導(dǎo)磁蓋板，24-定子盤，241-上導(dǎo)磁極板，242-磁柱安裝盤，243-下導(dǎo)磁極板，244-永磁體，25-連接桿，26-通孔3-工作氣隙，4-隔圈，5-隔環(huán)，6-電磁磁路，7-永磁磁路，8-通道，9-磁極。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)行具體描述。參見圖1，本發(fā)明的扁平型垂直線圈內(nèi)轉(zhuǎn)子混合磁軸承是一種包含有垂直線圈、徑 向均勻磁極和內(nèi)轉(zhuǎn)子的扁平型低損耗四軸混合磁軸承，由上下2個完全相同的兩軸單邊垂 直線圈混合磁軸承構(gòu)成該四軸混合磁軸承，上下軸承對稱放置，中間由隔圈4和隔環(huán)5隔 開。每個所述兩軸單邊垂直線圈混合磁軸承由轉(zhuǎn)子1和定子2組成。轉(zhuǎn)子1裝在定子 2的內(nèi)部構(gòu)成內(nèi)轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子1由轉(zhuǎn)子鐵心11和內(nèi)導(dǎo)磁環(huán)12構(gòu)成，其中轉(zhuǎn)子鐵心11同軸線 套裝在內(nèi)導(dǎo)磁環(huán)12的外側(cè)。轉(zhuǎn)子1的轉(zhuǎn)子鐵心11采用一種導(dǎo)磁性能良好的薄板型軟磁材料(如電工硅鋼板)沖壓疊制而成。
定子2由導(dǎo)磁蓋板23、4個線圈鐵心22、4個電磁線圈21、定子盤24和4個連接桿 25組成，4個連接桿25分別通過4個通孔26將導(dǎo)磁蓋板23、線圈鐵心22、定子盤24連接 成一個整體。呈圓環(huán)狀的導(dǎo)磁蓋板23位于所述線圈鐵心22上。定子盤24由上導(dǎo)磁極板241、磁柱安裝盤242、下導(dǎo)磁極板243和永磁體244組成， 其中上導(dǎo)磁極板241、磁柱安裝盤242、下導(dǎo)磁極板243依次層疊，永磁體244沿周向均勻嵌 放在安裝在磁柱安裝盤242內(nèi)。定子2的定子盤24的內(nèi)環(huán)面與轉(zhuǎn)子1的轉(zhuǎn)子鐵心11的外環(huán)面之間留有間隙(即 工作氣隙3)。定子2的導(dǎo)磁蓋板23、上導(dǎo)磁極板241、下導(dǎo)磁極板243及轉(zhuǎn)子1的內(nèi)導(dǎo)磁環(huán)12 均采用導(dǎo)磁性能良好的軟磁材料加工而成。所述永磁體244呈圓形或扇形柱狀，采用磁性 良好的稀土永磁體制成并軸向同向充磁。所述磁柱安裝盤242采用非導(dǎo)磁合金材料鋁合金 或鈦合金制成。所述電磁線圈21采用導(dǎo)電性能良好的漆包線繞制后浸漆烘干而成。4個垂直放置的電磁線圈21置于導(dǎo)磁蓋板23與定子盤24之間。如圖2所示，對應(yīng)于被均勻設(shè)置在上導(dǎo)磁極板241和下導(dǎo)磁極板243之間的多個 永磁體244，每塊導(dǎo)磁極板(即上導(dǎo)磁極板241與下導(dǎo)磁極板243)分別被沿周向均勻分割 成呈輻射狀的4個磁極9，且上導(dǎo)磁極板231的4個磁極9與下導(dǎo)磁極板233的4個磁極9 上下對稱。所述線圈鐵心22與所述4個磁極9采用分體結(jié)構(gòu)，即所述線圈鐵心22與構(gòu)成所 述磁極9的上/下導(dǎo)磁極板是彼此可分離的獨立元件，并通過連接桿25連接在一起。所述磁柱安裝盤242主要有兩方面的作用(1)它是一個重要的結(jié)構(gòu)件，用于在基 本上呈整體圓環(huán)狀的上/下導(dǎo)磁極板之間定位和固定永磁體244，同時還承受上下導(dǎo)磁極 板間的壓力，保護(hù)永磁體244使其不被壓碎；(2)由于每一磁極9可以對應(yīng)多塊永磁體244， 利用該磁柱安裝盤242可以對多塊永磁體進(jìn)行組合配置，充分利用永磁體的截面積，有利 于在工作氣隙處產(chǎn)生均勻偏置磁場。在導(dǎo)磁極板的內(nèi)緣，所述上導(dǎo)磁極板241的4個磁極9的相鄰磁極之間、以及下導(dǎo) 磁極板243的4個磁極9的相鄰磁極之間分別通過小截面積的導(dǎo)磁體(即通道8)連成一 體，使得上導(dǎo)磁極板241的4個磁極9在內(nèi)緣處連成一個整體圓環(huán)，下導(dǎo)磁極板243的4個 磁極9同樣也在內(nèi)緣處連接成一個整體圓環(huán)。從而當(dāng)轉(zhuǎn)子處于平衡位置時，工作氣隙的徑 向永磁磁通在整個圓周面上是均勻的。所述通道8在上/下導(dǎo)磁極板的徑向所處的位置應(yīng)盡量靠近轉(zhuǎn)子1的設(shè)置位置， 艮口，與內(nèi)轉(zhuǎn)子對應(yīng)的通道應(yīng)設(shè)置在導(dǎo)磁極板的內(nèi)緣，與外轉(zhuǎn)子對應(yīng)的通道應(yīng)設(shè)置在導(dǎo)磁極 板的外緣，這樣才能保證在氣隙及轉(zhuǎn)子中形成均勻的磁場。如圖4所示，由永磁體244、上導(dǎo) 磁極板241、下導(dǎo)磁極板243、轉(zhuǎn)子1和氣隙3構(gòu)成磁軸承的永磁磁路7 ；由電磁線圈21、線 圈鐵心22、導(dǎo)磁蓋板23、上導(dǎo)磁極板241、氣隙3和轉(zhuǎn)子1構(gòu)成磁軸承的電磁磁路6。對于連通相鄰磁極9之間的通道8而言，對其具體結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)置既要保證轉(zhuǎn)子 處于平衡位置時永磁體244可以在工作氣隙3中形成均勻偏置磁場，又要保證電磁線圈產(chǎn) 生的勵磁磁路相互獨立。從能量損耗的角度看，連接面積越大越有利于永磁體244形成均 勻偏置磁場，減小渦流損耗；從控制的角度看，連接面積越小越有利于勵磁磁路相互獨立，便于磁軸承的控制。通道連接面積的大小與永磁體材料及截面積、導(dǎo)磁極板的材料等多種 因素有關(guān)。合適的通道8的截面積約為單個磁極面積的1 % 15 %，較優(yōu)范圍為2 % 4 %。如圖3所示的上/下導(dǎo)磁極板的局部結(jié)構(gòu)立體示意圖，其表示本發(fā)明的上/下導(dǎo) 磁極板的一個實例，其中，每個磁極9的工作面(1/4圓柱側(cè)面)的面積Sl(即單個磁極面 積)為251. 3mm2,通道8的截面積S2為8mm2，約為每個磁極9的工作面面積Sl的3. 2%。 例如，對于圖3所示的實例，當(dāng)通道8的尺寸大小合適時，由有限元數(shù)值計算結(jié)果可知，氣隙 3中永磁偏置磁場的磁通密度最小為0. 746T，最大為0. 751T。與此形成顯著對比的是，當(dāng)各相鄰磁極9之間無通道8相連時，由有限元數(shù)值計 算結(jié)果可知，與磁極9的間隔處對應(yīng)的局部氣隙中的永磁偏置磁場的磁通密度較小，約為 0. 262T，其余部分約為0. 754T?？梢钥闯?，在相鄰磁極9之間有尺寸適宜的通道8連通時，可以顯著改善氣隙3中 永磁偏置磁場的磁通密度分布的均勻性。 永磁磁路7除了為磁軸承提供工作點外，還提供轉(zhuǎn)子軸向運動的被動穩(wěn)定。因此， 圖1所示的扁平型垂直線圈內(nèi)轉(zhuǎn)子混合磁軸承結(jié)構(gòu)可以構(gòu)成一種徑向四軸主動控制混合 磁軸承。根據(jù)圖1-圖4示出的本發(fā)明的實施例及對這些實施例的相關(guān)描述，可以看出構(gòu) 成本發(fā)明的四軸混合磁軸承的2個兩軸混合磁軸承均采用單邊線圈結(jié)構(gòu)，即只在單側(cè)設(shè)置 導(dǎo)磁蓋板23、線圈鐵心22和電磁線圈21，且從上到下依次設(shè)置一個兩軸混合磁軸承的導(dǎo)磁 蓋板23、線圈鐵心22及套裝其上的電磁線圈21和定子盤24，以及另一個兩軸混合磁軸承 的定子盤24、線圈鐵心22及套裝其上的電磁線圈21和導(dǎo)磁蓋板23。在2個所述兩軸混合磁軸承的定子2的下導(dǎo)磁極板243之間由隔圈4隔開，在2 個所述兩軸混合磁軸承的轉(zhuǎn)子1之間由隔環(huán)5隔開。一個兩軸混合磁軸承的導(dǎo)磁蓋板23、線圈鐵心22、定子盤24和另一個兩軸混合磁 軸承的定子盤24、線圈鐵心22、導(dǎo)磁蓋板23沿所述導(dǎo)磁蓋板23的周向分別通過4個連接 桿25依次連接。本發(fā)明的工作原理是永磁體244為內(nèi)轉(zhuǎn)子1和外定子2之間的徑向工作氣隙3 提供偏置磁通，產(chǎn)生磁軸承靜態(tài)懸浮所需的徑向力。當(dāng)左右兩側(cè)氣隙相等時，相對的兩磁極 產(chǎn)生的徑向力相互抵消，轉(zhuǎn)子1處于平衡位置。當(dāng)轉(zhuǎn)子1向左有徑向位移時，左側(cè)氣隙減小， 因而左側(cè)永磁磁通增加而吸力變大，同時右側(cè)氣隙變大，右側(cè)永磁磁通減少而吸力變小，結(jié) 果會使轉(zhuǎn)子1繼續(xù)向左側(cè)移動。為了抑制這種不平衡，電磁線圈21產(chǎn)生電磁磁通與永磁偏 置磁通疊加，起到削弱左側(cè)氣隙磁通、加強(qiáng)右側(cè)氣隙磁通的作用，從而產(chǎn)生控制力把轉(zhuǎn)子1 拉回平衡位置。當(dāng)轉(zhuǎn)子1有軸向位移時，轉(zhuǎn)子1和定子2之間的磁力線扭曲而產(chǎn)生軸向穩(wěn)定的恢 復(fù)力，使轉(zhuǎn)子1在軸向獲得被動懸浮。
權(quán)利要求
一種扁平型垂直線圈內(nèi)轉(zhuǎn)子混合磁軸承，其是由2個上下對稱設(shè)置的兩軸單邊垂直線圈混合磁軸承構(gòu)成的四軸混合磁軸承，每個所述兩軸單邊垂直線圈混合磁軸承包括轉(zhuǎn)子(1)，包括內(nèi)導(dǎo)磁環(huán)(12)；轉(zhuǎn)子鐵心(11)，同軸線套裝在該內(nèi)導(dǎo)磁環(huán)(12)外側(cè)；以及定子(2)，包括定子盤(24)，包含有多個均勻分布的磁極(9)；多個線圈鐵心(22)，設(shè)置在該定子盤(24)的外側(cè)并沿該定子盤(24)的周向均勻分布，且每個線圈鐵心(22)與1個磁極(9)的位置對應(yīng)；以及多個電磁線圈(21)，分別垂直套裝在各線圈鐵心(22)上；以及所述轉(zhuǎn)子(1)設(shè)置在所述定子(2)的內(nèi)側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的扁平型垂直線圈內(nèi)轉(zhuǎn)子混合磁軸承，其中，所述多個磁極(9) 在內(nèi)邊緣處相連為一個整體圓環(huán)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的扁平型垂直線圈內(nèi)轉(zhuǎn)子混合磁軸承，其中，所述定子盤(24) 呈圓環(huán)狀，其包括上導(dǎo)磁極板(241)；下導(dǎo)磁極板(243)，位于所述上導(dǎo)磁極板(241)下方；磁柱安裝盤(242)，設(shè)置在所述上導(dǎo)磁極板(241)和下導(dǎo)磁極板(243)之間，該磁柱安 裝盤(242)不導(dǎo)磁；以及多個永磁體(244)，被均勻嵌放在所述磁柱安裝盤(242)內(nèi)，所述永磁體(244)沿所述 定子盤(24)的軸向同向充磁；以及所述上導(dǎo)磁極板(241)和下導(dǎo)磁極板(243)分別被沿周向均勻分割成呈輻射狀的4個 磁極(9)，且每個所述下導(dǎo)磁極板(243)的磁極被設(shè)置為與相應(yīng)的所述上導(dǎo)磁極板(241)的 磁極上下對稱。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的扁平型垂直線圈內(nèi)轉(zhuǎn)子混合磁軸承，其中，所述上導(dǎo)磁極板 (241)的4個磁極(9)的相鄰磁極之間、以及所述下導(dǎo)磁極板(243)的4個磁極(9)的相鄰 磁極之間分別在內(nèi)邊緣處由通道(8)連成一體，其中該通道(8)由具有小截面積的導(dǎo)磁體 形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的扁平型垂直線圈內(nèi)轉(zhuǎn)子混合磁軸承，其中，在所述定子(2)的 定子盤(24)的內(nèi)環(huán)面與所述轉(zhuǎn)子(1)的轉(zhuǎn)子鐵心(11)的外環(huán)面之間具有工作氣隙(3)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的扁平型垂直線圈內(nèi)轉(zhuǎn)子混合磁軸承，其中，所述定子(2)還包 括導(dǎo)磁蓋板(23)，設(shè)置在所述線圈鐵心(22)上；以及所述線圈鐵心(22)的個數(shù)為4個，所述電磁線圈(21)的個數(shù)也為4個。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的扁平型垂直線圈內(nèi)轉(zhuǎn)子混合磁軸承，其中，所述上導(dǎo)磁極板(241)、永磁體(244)、下導(dǎo)磁極板(243)、氣隙(3)和轉(zhuǎn)子(1)構(gòu)成永 磁磁路(7)；以及所述導(dǎo)磁蓋板(23)、線圈鐵心(22)、電磁線圈(21)、氣隙(3)、轉(zhuǎn)子(1)和上導(dǎo)磁極板 (241)構(gòu)成電磁磁路(6)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任意一項所述的扁平型垂直線圈內(nèi)轉(zhuǎn)子混合磁軸承，其中，所述轉(zhuǎn)子鐵心(11)包括上轉(zhuǎn)子鐵心和下轉(zhuǎn)子鐵心，所述上轉(zhuǎn)子鐵心和下轉(zhuǎn)子鐵心均具有疊 片結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的扁平型垂直線圈內(nèi)轉(zhuǎn)子混合磁軸承，其中，構(gòu)成所述四軸混合磁軸承的2個兩軸混合磁軸承均采用單邊線圈結(jié)構(gòu)，只在單側(cè)放置 所述導(dǎo)磁蓋板(23)、所述線圈鐵心(22)和所述電磁線圈(21)，且從上到下依次設(shè)置一個 兩軸混合磁軸承的導(dǎo)磁蓋板(23)、線圈鐵心(22)及套裝其上的電磁線圈(21)和定子盤 (24)、另一個兩軸混合磁軸承的定子盤(24)、線圈鐵心(22)及套裝其上的電磁線圈(21)和 導(dǎo)磁蓋板(23)；在2個所述兩軸混合磁軸承的定子⑵的定子盤(24)之間由隔圈⑷隔開，在2個所 述兩軸混合磁軸承的轉(zhuǎn)子(1)之間由隔環(huán)(5)隔開。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的扁平型水平線圈內(nèi)轉(zhuǎn)子混合磁軸承，其中，一個兩軸混合磁軸承的導(dǎo)磁蓋板(23)、線圈鐵心(22)、定子盤(24)和另一個兩軸混合 磁軸承的定子盤(24)、線圈鐵心(22)、導(dǎo)磁蓋板(23)沿所述導(dǎo)磁蓋板(23)的周向分別通 過4個連接桿(25)依次連接。
全文摘要
一種扁平型垂直線圈內(nèi)轉(zhuǎn)子混合磁軸承，其是由2個上下對稱設(shè)置的兩軸單邊垂直線圈混合磁軸承構(gòu)成的四軸混合磁軸承，每個兩軸單邊垂直線圈混合磁軸承包括轉(zhuǎn)子和定子。該轉(zhuǎn)子包括內(nèi)導(dǎo)磁環(huán)和轉(zhuǎn)子鐵心。該定子包括定子盤，包含有多個均勻分布的磁極；多個線圈鐵心，設(shè)置在定子盤的外側(cè)并沿定子盤的周向均勻分布，且每個線圈鐵心與1個磁極的位置對應(yīng)；多個電磁線圈，分別垂直套裝在各線圈鐵心上；該轉(zhuǎn)子設(shè)置在定子的內(nèi)側(cè)。多個磁極在內(nèi)邊緣處相連為一個整體圓環(huán)。本發(fā)明采用2個單邊線圈兩軸混合磁軸承構(gòu)成四軸混合磁軸承，結(jié)構(gòu)更緊湊；將現(xiàn)有技術(shù)中相互分開的磁極在內(nèi)邊緣處相連成一個整體圓環(huán)，降低了轉(zhuǎn)子運行時的渦流損耗和阻滯力矩。
文檔編號F16C32/04GK101985956SQ20101051940
公開日2011年3月16日 申請日期2010年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月26日
發(fā)明者侯二永, 劉昆, 單小強(qiáng), 張育林, 肖凱 申請人:中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)