一种带阻尼线圈一体化结构的四自由度径向磁轴承

摘要

一种带阻尼线圈一体化结构的四自由度径向磁轴承，由定子导磁环、定子永磁体、定子铁心、转子铁心，转子导磁环、转子永磁体、激磁线圈、阻尼线圈、空气气隙、被动部分气隙组成。定子铁心Ⅰ、Ⅱ组成X、Y正负方向8个磁极，每个磁极绕有激磁线圈，定子铁心Ⅰ、Ⅱ分别与定子永磁体Ⅰ、Ⅱ相连，定子永磁体Ⅰ、Ⅱ通过定子导磁环相连，定子导磁环中间绕有阻尼线圈；转子铁心Ⅰ、Ⅱ分别与转子永磁体Ⅰ、Ⅱ相连，转子永磁体Ⅰ、Ⅱ分别与转子导磁环Ⅰ、Ⅱ相连，转子导磁环Ⅰ、Ⅱ通过转子永磁体Ⅲ相连；定子铁心与转子铁心之间为空气气隙，定子导磁环与转子导磁环之间为被动部分气隙。本发明可控制四个自由度，提供轴向被动力，增加轴向阻尼，抑制轴向振动。

主权项

一种带阻尼线圈一体化结构的四自由度径向磁轴承，其特征在于：由定子导磁环(13)、两个定子永磁体、两个定子铁心、两个转子铁心，两个转子导磁环、三个转子永磁体、激磁线圈(3)、阻尼线圈(14)、空气气隙(15)、被动部分气隙(16)组成；所述的两个定子铁心包括定子铁心Ⅰ(2)和定子铁心Ⅱ(11)，所述的两个转子铁心包括转子铁心Ⅰ(4)和转子铁心Ⅱ(10)，所述的两个转子导磁环包括转子导磁环Ⅰ(6)和转子导磁环Ⅱ(8)，所述的两个定子永磁体包括定子永磁体Ⅰ(1)和定子永磁体Ⅱ(12)，所述的三个转子永磁体包括转子永磁体Ⅰ(5)、转子永磁体Ⅱ(9)和转子永磁体Ⅲ(7)；定子铁心Ⅰ(2)和定子铁心Ⅱ(11)相互平行，位于轴承定子的两端，分别由X、Y正负方向四个磁极组成，每个磁极上绕有激磁线圈(3)，定子铁心Ⅰ(2)和定子铁心Ⅱ(11)分别与定子永磁体Ⅰ(1)和定子永磁体Ⅱ(12)相连，定子永磁体Ⅰ(1)和定子永磁体Ⅱ(12)通过定子导磁环(13)相连，定子导磁环(13)为一个中间带有两个外径相同的圆环凸起的圆筒，两凸起圆环之间绕有阻尼线圈(14)；转子铁心Ⅰ(4)和转子铁心Ⅱ(10)相互平行，位于轴承转子的两端，分别与转子永磁体Ⅰ(5)和转子永磁体Ⅱ(9)相连，转子永磁体Ⅰ(5)和转子永磁体Ⅱ(9)分别与转子导磁环Ⅰ(6)和转子导磁环Ⅱ(8)相连，转子导磁环Ⅰ(6)和转子导磁环Ⅱ(8)通过转子永磁体Ⅲ(7)相连；定子铁心内表面与转子铁心外表面形成空气气隙(15)，定子导磁环(13)的外表面与转子导磁环Ⅰ(6)和转子导磁环Ⅱ(8)的内表面组成被动部分气隙(16)；其中阻尼线圈(14)匝数为400～600，控制电流为‑0.5～0.5A，通过对阻尼线圈(14)施加不同的电流实现对轴向振动的主动阻尼抑制；在平衡位置时，转子受到的重力与定子导磁环和转子导磁环之间的轴向偏移在被动部分气隙(16)处产生的轴向被动力相同，轴向悬浮时转子在平衡位置上下振动，通过轴向位移传感器检测出轴向振动位移，对位移作微分得到转子振动速度，根据转子的位移以及速度施加主动阻尼，具体方法为：在平衡位置以上，当速度方向向上时，对阻尼线圈(14)通正电流，产生的电磁磁通在被动部分气隙(16)处减弱永磁磁通，从而减小轴向被动力，使重力与轴向被动力向下的合力增大，对转子向上的速度起阻尼作用；在平衡位置以上，当速度方向向下时，对阻尼线圈(14)通负电流，产生的电磁磁通在被动部分气隙(16)处与永磁磁通叠加，从而增加轴向被动力，使重力与轴向被动力向上的合力增大，对转子向下的速度起阻尼作用；在平衡位置以下，当速度方向向下时，对阻尼线圈(14)通负电流，产生的电磁磁通在被动部分气隙(16)处与永磁磁通叠加，从而增加轴向被动力，使重力与轴向被动力向上的合力增大，对转子向下的速度起阻尼作用；在平衡位置以下，当速度方向向上时，对阻尼线圈(14)通正电流，产生的电磁磁通在被动部分气隙(16)处减弱永磁磁通，从而减小轴向被动力，使重力与轴向被动力向下的合力增大，对转子向上的速度起阻尼作用。