[发明专利]一种低损耗径向磁悬浮轴承系统

说明书

本发明公开了一种低损耗径向磁悬浮轴承系统，其结构包括上定子压环、下定子压环、定子导磁环、上定子组件、下定子组件和转子组件，所述上定子组件和下定子组件结构相同，所述上定子组件的齿部磁场极性均为N极，所述下定子组件的齿部磁场极性均为S极，上定子组件和下定子组件的磁轴承内定子的齿部内圈均闭合，每个齿部均设有至少两层线圈绕组。该轴承系统的绕组形式提高了漆包线对于磁轴承定子槽的覆盖率，同时工艺实现难度低，既能优化性能，又能方便批量生产。由于定子齿极内圈也是闭合的，从而使得转子内部的磁场分布更加均匀，而不会在齿极不闭合的位置产生磁场强度的突变。

技术领域

本发明涉及磁悬浮轴承领域，具体的说是一种低损耗径向磁悬浮轴承系统。

背景技术

对于磁悬浮电机系统来说，磁悬浮轴承系统的紧凑性和系统的工艺性都是值得深度优化的。常规磁轴承转子由于定子磁极磁场方向分布为NSSNNSSN，转子在旋转过程中内部磁场方向突变引起的铁损升高。

磁轴承定子使用的绕组越粗，绕组电阻越小，额定工况下产生的发热损耗越小。传统磁悬浮轴承定子由于制造工艺原因，无法使用漆包线铺满所有的槽口，以降低绕组电阻，降低系统的铜损。传统磁悬浮轴承定子内圆齿部都是不闭合的，且8个齿极磁场呈现NSSNNSSN排布，轴承转子硅钢片在旋转过程中内部磁场方向交变，NS磁场方向往复变化，转子上容易产生较高的磁滞损耗和涡流损耗。

发明内容

本发明的目的是提供一种低损耗径向磁悬浮轴承系统，解决磁悬浮轴承定子槽利用率低，线圈电阻大，通电工作后发热严重的问题。该系统工艺实现难度低，便于批量生产，定子槽口覆盖率高，降低系统损耗。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种低损耗径向磁悬浮轴承系统，其结构包括上定子压环、下定子压环、定子导磁环、上定子组件、下定子组件和转子组件，所述转子组件与上定子组件和下定子组件同轴，所述上定子压环、上定子组件、定子导磁环、下定子组件和下定子压环通过紧固件自上而下串联固定，所述上定子组件和下定子组件结构相同，所述上定子组件的齿部磁场为N极，所述下定子组件的齿部磁场为S极，上定子组件和下定子组件的磁轴承内定子的齿部内圈均闭合，每个齿部均设有至少两层线圈绕组。

进一步，所述上定子组件包括磁轴承外定子、磁轴承内定子、线圈绝缘骨架组件和线圈绕组组件，所述磁轴承内定子与磁轴承外定子内圈活动扣接，所述磁轴承内定子的齿部上设有线圈绝缘骨架组件，所述线圈绕组组件设于线圈绝缘骨架组件内。

进一步，所述磁轴承内定子的闭合内圈外圆周均匀设有若干个内定子齿部，每个内定子齿部的自由端分别设有与磁轴承外定子卡接的卡扣。

进一步，所述线圈绝缘骨架组件包括骨架主体和线圈槽，所述骨架主体与磁轴承内定子的齿部套置，骨架主体相邻的隔板之间为缠绕线圈绕组的线圈槽。

进一步，所述线圈槽的数量至少为两个。

进一步，所述转子组件包括转子套筒、转子导磁环、磁轴承上转子和磁轴承下转子，所述转子套筒与上定子组件和下定子组件的内定子同轴，所述转子导磁环与转子套筒中部套置且过盈配合，所述磁轴承上转子和磁轴承下转子分别与转子套筒上下两端套置且过盈配合，所述磁轴承上转子、转子导磁环和磁轴承下转子轴向紧密贴合。

进一步，所述磁轴承外定子内圈设有与内定子齿部对应的卡槽。

本发明的有益效果：

本发明的轴承系统的绕组形式提高了漆包线对于磁轴承定子槽的覆盖率，同时工艺实现难度低，既能优化性能，又能方便批量生产。由于定子齿极磁场呈现上端NNNNNNNN排布，下端SSSSSSSS排布，轴承转子在旋转过程中，磁场不会交变，极大地降低了涡流损耗。并且定子齿极内圈也是闭合的，从而使得转子内部的磁场分布更加均匀，而不会在齿极不闭合的位置产生磁场强度的突变，而磁场强度和磁场方向的突变都会增加磁轴承转子的磁滞损耗和涡流损耗。

附图说明