[发明专利]一种永磁偏置磁悬浮轴承

权利要求书

1.一种永磁偏置磁悬浮轴承，其特征在于：由轴向导磁环（1）、轴向线圈（2）、径向线圈（9）、锥形转子叠层（4）、锥形推力盘（6）、转子轴（5）、锥形径向定子铁芯（3）、永磁体圆环（10）构成，锥形径向定子铁芯（3）与径向线圈（9）放置于轴向导磁环（1）内部，永磁体圆环（10）连接轴向导磁环（1）与锥形径向定子铁芯（3），同时提供轴向与径向偏置磁场，并且将轴向控制磁场与径向控制磁场分隔开；锥形径向定子铁芯（3）由多层硅钢片叠成，多个所述硅钢片的内径自上而下逐渐减小，形成内部锥形孔，锥形推力盘（6）外部是锥形转子叠层（4）；锥形转子叠层（4）的半径自上而下逐渐减小，叠层边缘外侧面形成圆锥曲面，与锥形径向定子铁芯（3）内径表面平行，构成锥形径向气隙；径向线圈（9）套在锥形径向定子铁芯（3）上，提供控制磁场；轴向线圈（2）包括两个线圈，分别放置于轴向导磁环（1）内部的上下两侧；锥形推力盘（6）与转子轴（5）连接；

所述的磁悬浮轴承中，为保证轴向气隙在合理的工作范围内，所述锥形推力盘（6）的厚度为所述锥形 径向定子铁芯（3）厚度的1.2~1.5倍；

所述的磁悬浮轴承中所述锥形 径向定子铁芯（3）包括4个定子齿部与连接定子齿部的定子轭部，由导磁性能良好的硅钢片制成，每个齿部构成一个磁极，外面绕有4个径向线圈（9），4个线圈极性相同；

所述的磁悬浮轴承中所述轴向导磁环（1）为上下两个相同圆环以及中间圆环组成的一体式结构，选用导磁性能良好，强度较高的电工纯铁为材料；

所述的磁悬浮轴承中所述永磁体圆环（10）为圆环状，径向充磁，由铁氧体永磁材料或稀土永磁材料制成；

所述的磁悬浮轴承中所述锥形推力盘（6）外部为锥形转子叠层（4），该叠层由导磁性能良好的硅钢叠片制成，所述锥形推力盘（6）与所述转子轴（5）采用强度较高的导磁材料40Cr制成；

永磁磁路：永磁体圆环（10）产生的磁通从N极出发，经过轴向导磁环（1）, 轴向气隙（7）, 锥形推力盘（6）, 锥形转子叠层（4）, 锥形径向间隙（8）, 锥形径向定子铁芯（3），最后回到永磁体圆环（10）的S极，在这个过程中，永磁磁通同时经过轴向间隙和径向间隙，永磁体圆环（10）同时为轴向磁轴承和径向磁轴承提供偏置磁场；锥形径向定子铁芯（3）与锥形转子叠层（4）圆周边缘采用锥形结构，因此永磁磁通在每个径向磁极处产生一个垂直径向转子表面的力，该力在z方向形成一个分力；

轴向控制磁路：两个轴向线圈极性相同，产生的控制磁通经过轴向导磁环（1），两个轴向气隙（7），锥形推力盘（6），其中，在一侧轴向气隙中，轴向控制磁通与永磁磁通方向相同；在另一侧轴向气隙中，轴向控制磁通与永磁磁通方向相反，从而可以调节锥形推力盘两侧气隙磁场大小，达到改变轴向磁力的目的；

锥形径向定子铁芯（3）为四齿对称结构，定子齿上绕有控制绕组，相对两个齿上的绕组串联相接，产生方向一致的控制磁通；对于径向控制磁路以Y方向磁极线圈通电后产生的磁通，电磁磁场分别通过Y+方向定子磁极,锥形 径向定子铁芯（3），Y-方向定子磁极，Y-方向径向气隙，最后通过锥形转子叠层（4），Y+方向径向气隙，形成闭合回路；在径向气隙中，径向线圈中通过控制电流形成调节磁场，与永磁体圆环（10）产生的偏置磁场进行叠加，使转子一侧气隙中的磁通增加，另一侧气隙中的磁通减小从而产生可主动调节的径向电磁力；

锥形径向定子铁芯（3）包括4个定子齿部与连接齿部的径向定子铁芯轭部，由导磁性能良好的硅钢片叠成，从而减少涡流损耗，每个定子齿部构成一个磁极，外面绕有径向控制线圈，4个线圈极性相同；轴向导磁环（1）为上下两个相同圆环以及中间圆环组成的一体结构，选用导磁性能好，强度较高的电工纯铁为材料；永磁体圆环（10）为圆环状，径向充磁，由铁氧体永磁材料或稀土永磁材料制成；锥形推力盘（6）与转子轴（5）连接，锥形推力盘（6）外部为锥形转子叠层（4），锥形转子叠层（4）由导磁性能良好的硅钢叠片制成。