[发明专利]能降低电流纹波的轴向主动磁悬浮轴承

说明书

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，应用于主动磁悬浮轴承系统。

背景技术

主动磁悬浮轴承利用可控电磁力实现对转子的无接触支承。主动磁悬浮轴承是根据电磁铁原理产生电磁力的，即在主动磁悬浮轴承的定子磁极上绕上一定匝数的励磁线圈，当励磁线圈中有电流通过时就会在磁路中产生磁场，从而对转子产生电磁吸力。主动磁悬浮轴承控制系统通过控制励磁线圈中电流来控制电磁力的大小。主动磁悬浮轴承控制系统对励磁线圈中电流的控制是通过功率放大器实现的。为了提高功率放大器的效率，目前国内外在主动磁悬浮轴承控制系统中主要采用开关功率放大器。在开关功率放大器中，功率器件工作在开关状态，提高了效率，但同时不可避免的导致励磁线圈中的控制电流有纹波。在实际应用中只要励磁线圈在功率放大器开关频率时有足够的电感，电流的纹波就可以控制在系统允许的范围内。励磁线圈的电感会随着其工作频率变化而变化，其变化趋势和磁芯材料密切相关。径向主动磁悬浮轴承定子磁路和转子磁路通常采用硅钢片叠压而成，磁路的涡流损耗比较小，励磁线圈电感随工作频率增加减小较慢，在功率放大器开关频率处仍有足够的电感，因此径向主动磁悬浮轴承励磁线圈的电流纹波比较小；轴向主动磁悬浮轴承定子磁路和转子磁路因为加工工艺原因通常采用整体软磁材料加工而成，磁路涡流损耗比较大，励磁线圈电感随工作频率增加迅速减小，在功率放大器开关频率处电感偏小，导致轴向主动磁悬浮轴承励磁线圈的电流纹波远远大于径向主动磁悬浮轴承励磁线圈中的电流纹波。

发明内容

本发明的目的在于针对背景技术中存在的问题提出一种能减小电流纹波的轴向主动磁悬浮轴承，从而降低轴向主动磁悬浮轴承的功耗。

本发明为能降低电流纹波的轴向主动磁悬浮轴承，其特征在于，轴向主动磁悬浮轴承的正磁极励磁线圈的引出线串联一个功率电感，负磁极励磁线圈的引出线串联另一个功率电感，功率电感的另一端和另一个功率电感的另一端分别连接于功率放大器的输出端。功率电感和另一个功率电感的最大工作电流不小于轴向磁悬浮轴承励磁线圈的最大励磁电流；在开关功率放大器的工作频率时，每个功率电感的电感值在2mH-3mH之间；在50HZ到开关功率放大器的工作频率范围内，每个功率电感的电感值变化不超过40％。

本发明的积极效果是：

本发明通过增加两个电感可以显著地减小轴向主动磁悬浮轴承励磁线圈电流纹波，降低轴向主动磁悬浮轴承的功耗，不需要改变原系统的机械结构，不需要改变主动磁悬浮轴承的控制参数，不影响主动磁悬浮轴承的性能。

附图说明

图1为本发明功率电感和轴向主动磁悬浮轴承连接示意图。

图中：1轴向磁悬浮轴承正磁极励磁线圈，2轴向磁悬浮轴承负磁极励磁线圈，3轴向磁悬浮轴承正磁极励磁线圈引线，4轴向磁悬浮轴承负磁极励磁线圈引线，5功率电感，6功率电感，7功率放大器。

具体实施方式

图1是本发明能降低电流纹波的轴向主动磁悬浮轴承的组成示意图。其中功率电感5和另一个功率电感6采用高频磁特性好的软磁材料做磁芯，要求该功率电感最大工作电流不小于轴向磁悬浮轴承励磁线圈的最大励磁电流；功率电感感值在开关功率放大器开关频率时在2mH-3mH之间；功率电感在从50HZ到开关功率放大器开关频率范围内电感值变化不超过40％。

功率电感既可以直接从相关厂家购买，也可以自行设计。如果自行设计，高频磁特性好的磁芯在电子市场已经有大量的标准型号可以购买，磁芯的型号选用、磁路的间隙的确定以及线圈匝数的确定根据电感计算公式即可得出。电感采用浸漆处理。

将绕制好的功率电感5、6和轴向磁悬浮轴承的两个励磁线圈1、2分别串联在一起，然后接入原轴向磁悬浮轴承励磁线圈对应的功率放大器7输出即可，功率电感和轴向主动磁悬浮轴承连接方式如图1所示。