[发明专利]非接触旋转机构

说明书

本发明涉及一种非接触旋转机构，包括转子组件，包括环状软铁及设置于软铁轴向两端部的两个环状永磁体；环绕转子组件的多组定子组件，定子组件包括定子极及设置在定子极上的线圈，定子极平行于软铁轴线的两端部与两个永磁体正对设置，且与定子极两端部相对的两部分永磁体的充磁方向相反，形成较短的闭合磁回路和磁场强度较大的静态偏置磁场，使得上述非接触旋转机构在轴向和倾斜方向上能够产生足量的被动控制刚度，提高了抗冲击和扰动方面的能力，从而能够结构简单紧凑可靠，易于进行微小型化；另静态偏置磁场的磁场强度较大使得径向主动控制所需的控制电流减小，进而使得整体功耗大大减少，能效较高。

技术领域

本发明涉及无轴承电机技术领域，特别是涉及一种非接触旋转机构。

背景技术

无轴承电机根据磁轴承与电机产生电磁力原理的相似性，将磁轴承中产生径向力的绕组安装在电机定子上，通过解耦控制实现对电机转矩和径向悬浮力的独立控制，具有磁悬浮磁轴承所有优点，例如，噪声小、寿命长、免润滑、无油污染等，特别适用于免维修、长寿命运行，无菌、无污染以及有毒有害液体或气体的传输等应用场合，并且在微小型化后可应用于体内植入式左心室辅助离心血液泵(人工心脏)、医学内窥镜、微泵、微激光扫描器等设备内。

目前无轴承电机中的单极无轴承碟片电机内转子采用单极碟片磁铁，相对于传统的无轴承电机能够实现转子轴向和侧倾方向等自由度的被动控制，仅需要在径向进行主动控制，大大降低了系统机械结构和控制单元的复杂度，并可实现一定程度的小型化，节省了系统整体成本，广泛应用在半导体泵和心室辅助领域，但是因为单极碟片磁铁转子的结构特性，导致单极无轴承碟片电机的被动控制刚度不足，限制了单极无轴承碟片电机在抗冲击和扰动方面的能力，并且这种单极碟片磁铁转子的结构特性导致磁回路较长，使得在径向主动控制上能量损耗较大，能效低并且不适宜进行微小型化。

因此，提供一种微小型化并且能耗较低的非接触旋转机构显得尤为重要。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种非接触旋转机构，该非接触旋转机构结构简单紧凑可靠，易于进行微小型化，并且能耗较低。

本发明提供一种非接触旋转机构，包括：

转子组件，包括环状软铁及设置于所述软铁轴向两端部的两个环状永磁体；

环绕所述转子组件的多组定子组件，所述定子组件包括定子极及设置在所述定子极上的线圈，所述定子极平行于所述软铁轴线的两端部与两个所述永磁体正对设置，且与所述定子极两端部相对的两部分所述永磁体的充磁方向相反。

在其中一个实施例中，多个所述定子极沿所述软铁的周向方向均匀分布，两个所述永磁体平行设置且关于所述软铁的轴线对称设置。

在其中一个实施例中，所述定子极的数目为大于或等于6的偶数。

在其中一个实施例中，所述永磁体的充磁方向沿所述软铁的径向，两个所述永磁体在平行于所述软铁轴向上对应部分的充磁方向平行且方向相反。

在其中一个实施例中，所述永磁体为整片环状结构，所述永磁体的充磁方向沿所述软铁的径向从其一侧指向另一侧；或者，所述永磁体为由多个单体组成的环状永磁体组，所述永磁体的充磁方向沿所述软铁的径向从其边缘指向中心或从其中心指向边缘。

在其中一个实施例中，非接触旋转机构还包括控制模块、多个非接触径向位移传感器及多个非接触轴向角度位移传感器，其中：

所述非接触径向位移传感器设置在相邻的两个所述定子极之间，且与所述控制模块信号相连，用于检测所述转子组件相对其径向平衡位置的偏移量；

所述非接触轴向角度位移传感器设置在相邻的两个所述定子极之间，且与所述控制模块信号相连，用于检测所述转子组件的轴向角度位置；

每个所述定子极上的所述线圈分别与所述控制模块信号相连；