.8倍，具体值由实际所需的静态承载力来决定，当所需要的静态承载力越大时，则取值越小。与定子铁心内部Z是转子铁心，Z正和Z负方向定子磁极之间是推力盘。定子磁极内表面与推力盘外表面留有0.4mm的间隙，形成空气隙。激磁线圈4位于定子铁心2最外端与推力盘2-1之间形成的径向空间里，用来产生控制磁通。
[0016]如图2所示，为发明技术方案之一的两个形状大小相同而材料不同的永磁体构成的非对称永磁偏置轴向磁轴承的磁路图。本发明的永磁磁路分为第一永磁体5产生的永磁磁路4和第二永磁体11产生的永磁磁路10两部分。第一永磁体产生的永磁磁路4为:一部分磁通从第一永磁体5的N极出发，分别通过定子铁心构成的Z正方向的左磁极3和右磁极7、Z正方向磁极对应的气隙2、第一永磁体对应的气息回到第一永磁体5的S极，形成磁悬浮轴承的第一偏置子磁路闭合回路，如图2的实线所示。另一部分磁通从第一永磁体5的N极出发，通过定子铁心，Z负方向的左磁极12和右磁极9、Z负方向磁极对应的气隙13、推力盘I，第一永磁体对应的气息回到第一永磁体5的S极，形成磁悬浮轴承的第二偏置子磁路闭合回路，如图2的实线所示。第二永磁体11产生的永磁磁路为:一部分磁通从第二永磁体11的N极出发，分别通过定子铁心构成的Z负方向的左磁极12和右磁极9、Z负方向磁极对应的气隙13、第二永磁体对应的气息回到第二永磁体11的S极，形成磁悬浮轴承的第三子偏置磁路闭合回路，如图2的点划线所示。另一部分磁通从第二永磁体11的N极出发，通过定子铁心，Z正方向的左磁极3和右磁极7、Z正方向磁极对应的气隙2、推力盘1，第二永磁体对应的气息回到第二永磁体11的S极，形成磁悬浮轴承的第四偏置子磁路闭合回路，如图2的点划线所示。以Z轴正方向激磁线圈电流产生的磁通为例，其控制磁通路径6为:磁通的通过定子铁心构成的Z正方向的左磁极3和右磁极7，Z正方向磁极对应的气隙2，推力盘1，Z负方向磁极对应的气隙，定子铁心构成的Z负方向的左磁极12和右磁极9，最后汇合于定子铁心，形成控制磁通闭合回路，如图2的虚线所示。
[0017]如图3所示，为本发明技术方案之二的两个材料相同而形状大小不同的永磁体构成的非对称永磁偏置轴向磁轴承，它由定子铁心1、带有推力盘的转子铁心2、第一永磁体3、第二永磁体5和激磁线圈4组成。双E型定子铁心组成了磁轴承Z正负方向上的4个定子磁极，Z正和Z负方向各两个定子磁极。Z正方向和Z负方向的两个定子磁极之间是两个材料相同而形状大小不同的环形永磁体，可以在提供偏置磁密的时候，同时产生轴向两个方向不同的静态承载力。根据所需的静态承载力大小不同而调整两个永磁体充磁长度之差。本发明的轴承为提供Z正方向的静态承载力。第二永磁体5沿Z负方向的充磁长度为第二永磁体3沿Z正方向的充磁长度的0.5?0.8倍，具体值由实际所需的静态承载力来决定，当所需要的静态承载力越大时，则取值越小。与定子铁心内部Z是转子铁心，Z正和Z负方向定子磁极之间是推力盘。定子磁极内表面与推力盘外表面留有0.4mm的间隙，形成空气隙。激磁线圈4位于定子铁心2最外端与推力盘2-1之间形成的径向空间里，用来产生控制磁通。
[0018]如图4所示，为本发明技术方案之二的两个材料相同而形状大小不同的永磁体构成的非对称永磁偏置轴向磁轴承的磁路图。本发明的永磁磁路分为第一永磁体5产生的永磁磁路4和第二永磁体10产生的永磁磁路11两部分。第一永磁体产生的永磁磁路4为:一部分磁通从第一永磁体5的N极出发，分别通过定子铁心构成的Z正方向的左磁极3和右磁极7、Z正方向磁极对应的气隙2、第一永磁体对应的气息回到第一永磁体5的S极，形成磁悬浮轴承的第一偏置子磁路闭合回路，如图4的实线所示。另一部分磁通从第一永磁体5的N极出发，通过定子铁心，Z负方向的左磁极12和右磁极9、Z负方向磁极对应的气隙13、推力盘1，第一永磁体对应的气息回到第一永磁体5的S极，形成磁悬浮轴承的第二偏置子磁路闭合回路，如图4的实线所示。第二永磁体10产生的永磁磁路为:一部分磁通从第二永磁体10的N极出发，分别通过定子铁心构成的Z负方向的左磁极12和右磁极9、Z负方向磁极对应的气隙13、第二永磁体对应的气息回到第二永磁体10的S极，形成磁悬浮轴承的第三子偏置磁路闭合回路，如图4的点划线所示。另一部分磁通从第二永磁体10的N极出发，通过定子铁心，Z正方向的左磁极3和右磁极7、Z正方向磁极对应的气隙2、推力盘1，第二永磁体对应的气息回到第二永磁体11的S极，形成磁悬浮轴承的第四偏置子磁路闭合回路，如图4的点划线所示。以Z轴正方向激磁线圈电流产生的磁通为例，其控制磁通路径6为:磁通的通过定子铁心构成的Z正方向的左磁极3和右磁极7，Z正方向磁极对应的气隙2，推力盘1，Z负方向磁极对应的气隙，定子铁心构成的Z负方向的左磁极12和右磁极9，最后汇合于定子铁心，形成控制磁通闭合回路，如图4的虚线所示。
[0019]上述本发明各技术方案所用的定子铁心1、转子铁心2可用导磁性能良好的电工薄钢板如电工纯铁电工硅钢板DR510、DR470、DW350UJ50和1J79等磁性材料冲压迭制而成。推力盘2-1可用电工纯铁制成。第一永磁体3和第二永磁体5的材料为磁性能良好的稀土永磁体或铁氧体永磁体第一永磁体3和第二永磁体5为轴向圆环，其中第一永磁体3沿轴正向充磁，第二永磁体5沿轴负向充磁。激磁线圈4用导电良好的电磁线绕制后浸漆烘干而成。
【主权项】
1.一种非对称永磁偏置轴向磁轴承，包括4个定子铁心(1)、转子铁心(2)、第一永磁体(3)、激磁线圈(4)和第二永磁体(5)，其特征在于:所述4个定子铁心(I)组成磁轴承上下两端4个磁极，其中每2个定子铁心(I)组成了磁轴承一端的2个定子磁极；第一永磁体(3)位于由定子铁心(I)构成的Z正方向上的2个定子磁极之间，第二永磁体(5)位于由定子铁心(I)构成的Z负方向上的2个定子磁极之间；定子铁心(I)内部为转子铁心(2)，转子铁心带有推力盘(2-1);定子铁心(I)构成的磁极内表面，第一永磁体(3)和第二永磁体(5)内表面均分别与推力盘(2-1)上下两个外表面均留有间隙，形成Z正方向空气气隙(6)和Z负方向空气气隙(7);激磁线圈(4)位于定子铁心(2)最外端与推力盘(2-1)之间形成的径向空间里。2.根据权利要求1所述的非对称永磁偏置轴向磁轴承，其特征在于:所述第一永磁体(3)和第二永磁体(5)的形状大小相同，但材料不同，采用不同的稀土永磁材料或铁氧体永磁材料制成。3.根据权利要求1所述的非对称永磁偏置轴向磁轴承，其特征在于:所述第一永磁体(3)和第二永磁体(5)的材料是相同的，但大小形状不同的两个永磁体；采用稀土永磁材料或铁氧体永磁材料制成。4.根据权利要求3所述的非对称永磁偏置轴向磁轴承，其特征在于:所述第二永磁体(5)沿Z负方向的充磁长度为第一永磁体(3)沿Z正方向的充磁长度的0.5?0.8倍，具体值由实际所需的静态承载力来决定，当所需要的静态承载力越大时，则取值越小。5.根据权利要求1所述的非对称永磁偏置轴向磁轴承，其特征在于:所述定子铁心(I)采用双E型结构。6.根据权利要求1所述的非对称永磁偏置轴向磁轴承，其特征在于:所述定子铁心(I)采用导磁性能良好的材料，包括电工纯铁、1J50或硅钢任意一种制成。7.根据权利要求1所述的非对称永磁偏置轴向磁轴承，其特征在于:所述转子铁心(2)是带有推力盘(2-1)的圆柱形转子。8.根据权利要求1所述的非对称永磁偏置轴向磁轴承，其特征在于:所述第一永磁体(3)和第二永磁体(5)为轴向圆环，第一永磁体(3)沿轴向正向充磁；第二永磁体(5)沿轴向负向充磁。9.根据权利要求1所述的非对称永磁偏置轴向磁轴承，其特征在于:所述激磁线圈(4)采用电磁线，放置的位置是利用定子铁心(I)的径向空间。10.根据权利要求1所述的非对称永磁偏置轴向磁轴承，其特征在于:所述第一永磁体(3)和第二永磁体(5)内表面均分别与推力盘(2-1)上下两个外表面均留有0.4_的间隙。
【专利摘要】本发明涉及一种非对称永磁偏置轴向磁轴承，由定子铁心、带有推力盘的转子铁心、永磁体和激磁线圈组成。双E型定子铁心组成了磁轴承Z正负方向上的4个定子磁极，Z正和Z负方向各两个定子磁极。Z正方向和Z负方向的两个定子磁极之间是两个磁动势不同的环形永磁体，可以在提供偏置磁密的时候，同时产生轴向两个方向不同的静态承载力。本发明利用Z正和Z负方向采用不同磁动势的非对称环形永磁体在产生偏置磁场的同时，产生轴向两个方向不同的静态承载力，从而大大减小静态偏置电流；利用双E型的定子铁心的径向空间放置激励线圈，既节省了轴向空间，又避免了产生不必要的径向力，且具有性能可靠、利于控制，损耗小的优点。
【IPC分类】F16C32/04
【公开号】CN105090245
【申请号】CN201510585671
【发明人】房建成, 任小均, 韩邦成, 乐韵, 刘刚
【申请人】北京航空航天大学
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年9月15日