一種磁軸承(20)，其包括：轉(zhuǎn)子(22)，所述轉(zhuǎn)子被支撐以繞軸(502)旋轉(zhuǎn)；定子(24)，所述定子從第一端(30)延伸到第二端(32)且包括：一個(gè)或多個(gè)第一永磁體(110)；一個(gè)或多個(gè)第二永磁體(112)，其極性與所述一個(gè)或多個(gè)第一永磁體的極性實(shí)質(zhì)上相對(duì)；至少三個(gè)徑向繞組(40、42、44、46)；第一軸向繞組(34)；第二軸向繞組(36)；第一端磁極(120)；以及第二端磁極(122)。

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本公開(kāi)要求2015年2月26日提交且標(biāo)題為“Magnetic Bearing”的美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?2/121,443的權(quán)益，所述專利申請(qǐng)的公開(kāi)內(nèi)容全部如其充分陳述地以引用方式并入本文。

背景技術(shù)

本公開(kāi)涉及磁軸承。更具體地，本公開(kāi)涉及渦輪機(jī)中采用的電磁軸承。

在有源磁軸承中已存在相當(dāng)發(fā)達(dá)的技術(shù)。2011年7月7日公開(kāi)的美國(guó)專利申請(qǐng)公布2011/0163622A1公開(kāi)了一種提供徑向和軸向支撐的電磁軸承。對(duì)于軸向支撐，定子具有一對(duì)相對(duì)軸向磁極，所述軸向磁極通過(guò)軸向護(hù)鐵在外徑(OD)處連結(jié)。軸向線圈周向地纏繞在護(hù)鐵內(nèi)側(cè)并構(gòu)建穿過(guò)軸向磁極和護(hù)鐵的磁通路徑，其中軸向磁極之間的內(nèi)側(cè)間隙被由所述間隙內(nèi)轉(zhuǎn)子層壓堆疊形成的致動(dòng)器目標(biāo)所橫跨。

在軸向線圈的徑向內(nèi)側(cè)，定子包括由層壓堆疊形成的徑向致動(dòng)器磁極組件。這種層壓堆疊具有完整環(huán)圈外環(huán)部分和多個(gè)徑向向內(nèi)突起部，所述多個(gè)突起部中每一個(gè)被關(guān)聯(lián)的徑向控制線圈纏繞。一對(duì)永磁體環(huán)夾在徑向致動(dòng)器磁極組件與軸向磁極之間，與徑向致動(dòng)器磁極組件相鄰且位于其相對(duì)軸端處。

在相對(duì)側(cè)處構(gòu)建一對(duì)徑向磁通回路，其從致動(dòng)器目標(biāo)徑向開(kāi)始穿過(guò)徑向磁極組件、軸向向外轉(zhuǎn)向穿過(guò)永磁體且然后徑向內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向穿過(guò)關(guān)聯(lián)的軸向磁極，軸向向內(nèi)返回轉(zhuǎn)向以進(jìn)入致動(dòng)器目標(biāo)的端部且然后徑向向外返回轉(zhuǎn)向。由此，相對(duì)符號(hào)的一對(duì)徑向磁通被軸向磁通回路包圍。

另一種四徑向磁極徑向軸承配置涉及徑向且周向而非軸向通過(guò)的磁通路徑。在此配置中，能夠在若干狀況之間進(jìn)行切換。一組涉及采用穿過(guò)一對(duì)反向磁極的一個(gè)中心直徑分支和周向穿過(guò)圍繞另一對(duì)的相應(yīng)磁極的護(hù)鐵的兩個(gè)周向分支的磁通路徑。兩個(gè)對(duì)由此構(gòu)建了兩種可能的此類路徑，其中每個(gè)路徑有兩個(gè)可能方向。相應(yīng)地，另一組涉及第一磁通路徑分支徑向穿過(guò)一個(gè)磁極、周向轉(zhuǎn)向以穿過(guò)護(hù)鐵到達(dá)兩個(gè)相鄰磁極中的一者且然后徑向返回穿過(guò)所述相鄰磁極以在軸件中與第一分支相遇。

發(fā)明內(nèi)容

本公開(kāi)的一個(gè)方面涉及一種磁軸承，所述磁軸承包括：轉(zhuǎn)子，其被支撐以繞軸旋轉(zhuǎn)；定子，其從第一端延伸到第二端且包括：一個(gè)或多個(gè)第一永磁體；一個(gè)或多個(gè)第二永磁體，其極性與所述一個(gè)或多個(gè)第一永磁體的極性實(shí)質(zhì)上相對(duì)；至少三個(gè)徑向繞組；第一軸向繞組；第二軸向繞組；第一端磁極；以及第二端磁極。

在其他實(shí)施方案中的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，所述至少三個(gè)徑向繞組纏繞在至少一個(gè)中心磁芯上。

在其他實(shí)施方案中的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，所述至少一個(gè)中心磁芯包括中心層壓件。中心護(hù)鐵位于所述中心層壓件的徑向外側(cè)。第一端層壓件位于所述中心層壓件的軸向外側(cè)。第一端護(hù)鐵位于所述第一端層壓件的徑向外側(cè)。第二端層壓件與所述第一端層壓件相對(duì)地位于所述中心層壓件的軸向外側(cè)。第二端護(hù)鐵位于所述第二端層壓件的徑向外側(cè)。

在其他實(shí)施方案中的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，所述至少三個(gè)徑向繞組包括角度上按120°間隔偏移的三個(gè)徑向繞組。

在其他實(shí)施方案中的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，所述至少三個(gè)徑向繞組包括：第一對(duì)直徑上相對(duì)的徑向繞組；以及第二對(duì)直徑上相對(duì)的徑向繞組。

在其他實(shí)施方案中的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，所述第二對(duì)徑向繞組正交于所述第一對(duì)。

在其他實(shí)施方案中的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，所述第一對(duì)徑向繞組和所述第二對(duì)徑向繞組各自包括第一徑向開(kāi)口繞組和第二徑向開(kāi)口繞組。