能降低電流紋波的軸向主動磁懸浮軸承的製作方法

2023-07-22 06:25:46

專利名稱：能降低電流紋波的軸向主動磁懸浮軸承的製作方法
技術領域：
本發明屬於電力電子技術領域，應用於主動磁懸浮軸承系統。
技術背景主動磁懸浮軸承利用可控電磁力實現對轉子的無接觸支承。主動磁懸浮軸承是根據電磁 鐵原理產生電磁力的，即在主動磁懸浮軸承的定子磁極上繞上一定匝數的勵磁線圈，當勵磁 線圈中有電流通過時就會在磁路中產生磁場，從而對轉子產生電磁吸力。主動磁懸浮軸承控 制系統通過控制勵磁線圈中電流來控制電磁力的大小。主動磁懸浮軸承控制系統對勵磁線圈 中電流的控制是通過功率放大器實現的。為了提高功率放大器的效率，目前國內外在主動磁 懸浮軸承控制系統中主要採用開關功率放大器。在開關功率放大器中，功率器件工作在開關 狀態，提高了效率，但同時不可避免的導致勵磁線圈中的控制電流有紋波。在實際應用中只 要勵磁線圈在功率放大器幵關頻率時有足夠的電感，電流的紋波就可以控制在系統允許的範 圍內。勵磁線圈的電感會隨著其工作頻率變化而變化，其變化趨勢和磁芯材料密切相關。徑 向主動磁懸浮軸承定子磁路和轉子磁路通常採用矽鋼片疊壓而成，磁路的渦流損耗比較小， 勵磁線圈電感隨工作頻率增加減小較慢，在功率放大器開關頻率處仍有足夠的電感，因此徑 向主動磁懸浮軸承勵磁線圈的電流紋波比較小；軸向主動磁懸浮軸承定子磁路和轉子磁路因 為加工工藝原因通常採用整體軟磁材料加工而成，磁路渦流損耗比較大，勵磁線圈電感隨工 作頻率增加迅速減小，在功率放大器開關頻率處電感偏小，導致軸向主動磁懸浮軸承勵磁線 圈的電流紋波遠遠大於徑向主動磁懸浮軸承勵磁線圈中的電流紋波。發明內容本發明的目的在於針對背景技術中存在的問題提出一種能減小電流紋波的軸向主動磁 懸浮軸承，從而降低軸向主動磁懸浮軸承的功耗。本發明為能降低電流紋波的軸向主動磁懸浮軸承，其特徵在於，軸向主動磁懸浮軸承的 正磁極勵磁線圈的引出線串聯一個功率電感，負磁極勵磁線圈的引出線串聯另一個功率電感， 功率電感的另一端和另一個功率電感的另一端分別連接於功率放大器的輸出端。功率電感和另一個功率電感的最大工作電流不小於軸向磁懸浮軸承勵磁線圈的最大勵磁電流；在開關功率放大器的工作頻率時，每個功率電感的電感值在2mH-3mH之間；在50HZ到開關功率放大器 的工作頻率範圍內，每個功率電感的電感值變化不超過40%。 本發明的積極效果是本發明通過增加兩個電感可以顯著地減小軸向主動磁懸浮軸承勵磁線圈電流紋波，降低 軸向主動磁懸浮軸承的功耗，不需要改變原系統的機械結構，不需要改變主動磁懸浮軸承的 控制參數，不影響主動磁懸浮軸承的性能。


圖1為本發明功率電感和軸向主動磁懸浮軸承連接示意圖。圖中1軸向磁懸浮軸承正磁極勵磁線圈，2軸向磁懸浮軸承負磁極勵磁線圈，3軸向磁懸浮軸承正磁極勵磁線圈引線，4軸向磁懸浮軸承負磁極勵磁線圈引線，5功率電感，6功率 電感，7功率放大器。
具體實施方式
圖1是本發明能降低電流紋波的軸向主動磁懸浮軸承的組成示意圖。其中功率電感5 和另一個功率電感6採用高頻磁特性好的軟磁材料做磁芯，要求該功率電感最大工作電流 不小於軸向磁懸浮軸承勵磁線圈的最大勵磁電流；功率電感感值在開關功率放大器開關頻率 時在2mH-3mH之間；功率電感在從50HZ到開關功率放大器開關頻率範圍內電感值變化不超過 40%。功率電感既可以直接從相關廠家購買，也可以自行設計。如果自行設計，高頻磁特性好 的磁芯在電子市場已經有大量的標準型號可以購買，磁芯的型號選用、磁路的間隙的確定以 及線圈匝數的確定根據電感計算公式即可得出。電感採用浸漆處理。將繞制好的功率電感5、 6和軸向磁懸浮軸承的兩個勵磁線圈1、 2分別串聯在一 起，然後接入原軸向磁懸浮軸承勵磁線圈對應的功率放大器.7.輸出即可，功率電感和軸向 主動磁懸浮軸承連接方式如圖1所示。
權利要求
1、一種能降低電流紋波的軸向主動磁懸浮軸承，其特徵在於，軸向主動磁懸浮軸承的正磁極勵磁線圈(1)的引出線(3)串聯一個功率電感(5)，負磁極勵磁線圈(2)的引出線(4)串聯另一個功率電感(6)，功率電感(5)的另一端和另一個功率電感(6)的另一端分別連接到功率放大器(7)的輸出端。
2、 根據權利要求l所述的能降低電流紋波的軸向主動磁懸浮軸承，其特徵在於，所述的功率 電感(5)和另一個功率電感(6)的最大工作電流不小於軸向磁懸浮軸承勵磁線圈的最大勵 磁電流；在開關功率放大器的工作頻率時，每個功率電感的電感值在2mH-3mH之間；在50HZ 到開關功率放大器的工作頻率範圍內，每個功率電感的電感值變化不超過40%。
全文摘要
一種能降低電流紋波的軸向主動磁懸浮軸承，屬磁懸浮軸承。該磁懸浮軸承是在正磁極勵磁線圈(5)的引出線和負磁極勵磁線圈(2)的引出線分別串接一個功率電感，兩個電感(5、6)再分別連於功率放大器(7)的輸出端。通過增加兩個功率電感可以減小軸向主動磁懸浮軸承勵磁線圈的電流紋波，降低軸向主動磁懸浮軸承的功耗，而不需要改變原系統的機械結構，不需要改變主動磁懸浮軸承的控制參數，不影響主動磁懸浮軸承的性能，所需器件易於獲得，有很大的實用價值。
文檔編號F16C32/04GK101220833SQ20081001874
公開日2008年7月16日 申請日期2008年1月22日 優先權日2008年1月22日
發明者崔東輝, 徐龍祥 申請人:南京航空航天大學