[发明专利]一种主动磁悬浮轴转子

说明书

技术领域：

本发明涉及一种用于机电传动系统中的主动磁悬浮轴转子的结构。

背景技术

磁悬浮轴主要由机械系统和控制系统组成，其中机械系统由转子和定子组成，转子是机械系统运转的关键部件，通常由铁磁材料制成，装在轴径上与定子电磁铁构成磁通回路，在磁力的作用下悬浮工作。由于磁力通过磁路无接触传递到导磁转子，在转轴高速旋转时必然产生电磁损耗而发热。传统的磁悬浮轴转子采用实心结构，散热主要靠空气传导，未能充分利用转轴的结构来散热，对于磁悬浮轴系统的性能提高产生一定影响。另外大部分磁悬浮轴转子采用导磁材料制作，使得磁路在转子部分发生旁路，造成各自由度间的强烈耦合，影响了控制系统的准确动作，给悬浮工作带来了不小的麻烦；也有些会在转子主轴上与定子电磁铁极靴相对位置处加装磁性轴套来减小这种耦合，但由于选用的是普通的电工硅钢片，因而导磁性能一般。如以增加定子线圈电流量换取稳定悬浮，则进一步导致了温升。过多的热量积聚起来引起热膨胀，从而影响转子的可靠运转，甚至导致定子和转子变形而发生事故。因此磁悬浮轴的发热问题成为制约其发展的一个瓶颈。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型的主动磁悬浮轴转子，通过改变转子的结构，结合选用高导磁性能的磁套材料，来避免因转子高速旋转散热不及时以及材料性能不佳所带来的运转性能下降、稳定持久性差的问题。

为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：

一种主动磁悬浮轴转子，包括主轴、微型电机、推力盘、以及主轴两端相对定子电磁铁极靴位置的外径上设置的转子磁套，其特征在于，所述主轴两端为对称的中空圆柱体，所述转子磁套由高导磁材料制成的多个磁环等距叠片粘接构成，每个磁环径向外表面互不接触。

上述方案中，所述主轴两端对称的中空圆柱体的内腔填充有导热液体，中空圆柱体尾端做成圆锥体，其圆锥腔构成导热液体回流路径。圆锥腔的长度不超过主轴长度的十分之一。转子磁套两端分别设有垫片与中空圆柱体联接，其中在靠近圆锥腔的垫片外侧设有紧固螺帽与中空圆柱体螺纹连接。所述高导磁材料为软磁合金1-J79或1-J85。

与现有技术的磁悬浮轴转子相比，本发明具有下述优点：①转子两端采用中空结构，并注入适量导热液体，在旋转离心力的作用和系统温升影响下可以从液态变为气态，带走磁悬浮轴内由于各种损耗产生的热量，对于电机的降温也起到一定作用；②转子两个尾端制作成中空圆锥形状，一方面减缓了转子旋转时导热液体在离心力作用下对转子产生的巨大冲力，另一方面加速了导热液体的冷凝，从而能将热量源源不断地带走；③环状叠片磁套采用了高导磁性能的软磁合金，能最大限度地将定子磁铁产生的磁力“吸”入转子，减小了定子线圈供电电流，降低了损耗，保证了转子的稳定悬浮工作。本发明可适用于需要高速旋转轴的各类旋转机械，应用领域广泛。

附图说明

图1为本发明主动电磁轴转子的结构示意图。

图2为图1中转子右端及磁套的剖视图。

图1图2中：1、主轴；2、微型电机；3、推力盘；4、转子磁套；5、中空圆柱体；6、内腔；7、圆锥腔；8、导热液体；9、磁环；10、强力绝缘树脂；11、垫片；12、紧固螺帽；13、旋紧螺钉型液体注入口。

具体实施方式

如图1所示，本发明转子主要由主轴1、微型电机2、推力盘3，以及主轴两端的转子磁套4组成。转子磁套4中的主轴1两端的做成对称的中空式。图2给出了转子端部及磁套的局部剖面图(这里给出的是右端剖面图，左端可镜像得到)，在轴端中空圆柱体5内部铸造出平滑的圆柱状内腔6，尾部铸造成平滑的尾端圆锥腔7，通过旋紧螺钉型液体注入口13在整个腔体内注入了适量导热液体8，其圆锥腔7构成导热液体回流路径。在相应于径向磁悬浮轴定子的转子磁套4上将高导磁软磁合金1-J79或1-J85做成磁环9，用强力绝缘树脂10胶结成叠片式，可增加导磁性能。转子磁套两端以垫片11和紧固螺帽12固定在轴上，避免了转子高速旋转时磁套的脱落。

本发明磁悬浮轴转子的设计及制造方法如下：