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专利号: 2023111694049
申请人: 淮阴工学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-14
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种径轴向磁路无耦合三自由度混合磁轴承,其特征在于:包括定子和位于定子内部的转子,定子包括轴向定子铁心(1)、通过隔磁环(2)与轴向定子铁心(1)相连接的径向定子铁心(3)、轴向悬浮绕组(4),径向定子铁心(3)内圆周间隔均匀设置有3个悬浮极(6)和3个永磁极(8),所述3个悬浮极(6)上绕有径向控制绕组(5),所述3个永磁极(8)嵌有永磁体(7),在轴向定子铁心(1)外侧通过两个永磁环(9,10)分别连接两个L形铁心(11,12);转子包括转子铁心(13)和转轴(14);所述转子铁心(13)与径向定子铁心(3)位置相对形成径向工作气隙(15),与轴向定子铁心(1)形成一对轴向工作气隙(16,17),与所述L铁心(11,12)形成一对轴向气隙(18,19)。

2.根据权利要求1所述的一种径轴向磁路无耦合三自由度混合磁轴承,其特征在于:所述转子铁心(13)中间轴向长度小于两端外侧轴向长度,轴向定子铁心(1)与L铁心(11,12)插入到转子铁心(13)内。

3.根据权利要求1所述的一种径轴向磁路无耦合三自由度混合磁轴承,其特征在于:左右两个永磁环(9,10)与轴承定子铁心(1)连接的一侧极性相同。

4.根据权利要求1所述的一种径轴向磁路无耦合三自由度混合磁轴承,其特征在于:径向和轴向的偏置磁通、悬浮磁通相互独立,不共用磁路;左右两个永磁环(9,10)各自产生轴向偏置磁通(21,22),其在各自一侧的轴向定子铁心(1)、L形铁心(11,12)、轴向工作气隙(16,17),轴向气隙(18,19)之间形成闭合路径;轴向悬浮绕组(4)通电产生轴向悬浮磁通(22),在轴向定子铁心(1)与轴向工作气隙(16,17)之间形成闭合路径;永磁体(7)产生径向偏置磁通(24),在径向定子铁心(3)、悬浮极(6)、永磁极(8)、径向工作气隙(15),转子铁心(13)间形成闭合路径;径向悬浮绕组(5)通电产生径向悬浮磁通(23),在径向定子铁心(3)、悬浮极(6)、径向工作气隙(15),转子铁心(13)间形成闭合路径。

5.根据权利要求1所述的一种径轴向磁路无耦合三自由度混合磁轴承,其特征在于:所述隔磁环(2)材料为铝,所述径向定子铁心(3)由硅钢片叠压而成;轴向定子铁心(1)、转子铁心(13)均采用导磁性能好的实心材料制成。

6.根据权利要求1所述的一种径轴向磁路无耦合三自由度混合磁轴承,其特征在于:轴向参数和径向参数分别独立设计,两者间无任何关系;

参数定义如下:轴向定子铁心(1)与转子铁心(13)所对应的面积为S1,两者间的气隙长度为g1,L形铁心(11,12)与转子铁心所对应的面积为S2,两者间的气隙长度为g2;永磁极(8)、悬浮极(6)与转子铁心(13)所对应的面积为S3,两者间的气隙长度为g3;选择铁心材料、永磁材料,确定各气隙饱和磁密值为Bs;

步骤一:确定S1,S2,S3;

根据给定的最大径向和轴向悬浮力Frmax、Fzmax根据公式计算出所需径向磁极的面积:

S2=0.5S1; 其中,真空磁导率μ0;

步骤二:永磁体磁动势Fm确定

转子处于平衡位置时,轴向工作气隙(16,17)中的磁通由左右两个永磁环(9,10)提供,且磁通产生的径向气隙磁密达到0.5Bs,求出所需永磁体磁动势为:步骤三:计算径向和轴向悬浮绕组安匝数NrIr与NzIz: