[发明专利]永磁抗震磁悬浮轴承电机

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种永磁抗震磁悬浮轴承电机，该电机是用磁悬浮轴承实现对定 子和转子的径向轴向固定，使转子能够完全依靠永磁场磁力悬浮起来，其磁力悬 浮系统可以使转子偏心程度维持在控制范围内，使该电机能够在整机剧烈翻转状 态下保持正常磁悬浮运转。属于磁悬浮技术领域。

背景技术

目前，传统的电机绝大部分都是依靠滚动轴承实现对转子的支撑，所以限制 了电机的转速，提高了能耗。现在设计的磁悬浮电机大都是需要通过复式充磁磁 环实行对转子的径向磁悬浮。但是由于复式充磁磁环生产质量不过关，导致轴承 径向悬浮力较低，不能实对转子进行高刚性径向悬浮。从而最终导致悬浮不稳定 甚至悬浮失败，根本无法大规模生产。

发明内容

为了克服现有的复式充磁磁环磁力较弱的问题，本发明提供一种利用轴向充 磁磁环磁力，使转子整体悬浮起来的抗偏心磁悬浮电机。该设备在整体翻转时仍 然可以保证转子在全磁悬浮状态下运转，是一种适应动态运动的永磁抗震磁悬浮 轴承电机。

本发明原理解决的问题所采用的技术方案是：在电机的两端各安装两组磁场 极性相对的磁环，其中安装在定子上的大半径磁环组，与安装在转子上的小半径 磁环组成一对，使其形成对面极性相同，再在电机的另外一端一对场的方式安装 一对相同的磁环组。这样每两个磁环之间都会产生一个斜角力F，其分力F1对 转子实现轴向稳定，其分力F2对转子实现径向稳定。使用两组磁环从两端进行 相对挤压(也可以磁极相反，使其相吸)，就能够实现转子被稳定的悬浮在中间。 使其能够承载更多的径向载荷。再在外侧安装两对整磁环，可以提高转子的轴向 载荷。

实验证明两个极性相同的轴向充磁磁环其两端表面之间的张力最大。所以我 们根据这个特性结合力学中合力与分力的原理，设计出完全利用轴向充磁磁环两 端表面张力，使固定在电机转子上的磁环受到均衡向心力(或离心力)悬浮起来， 带动电机转子实现全磁悬浮。

另外转子上安装有抗震机械轴承，在定子上安装有限位套，使得轴承外侧与 限位套之间不接触，但是它们之间的间距小于磁环之间的间距。当电机在受到震 动时，机械轴承首先与限为套接触，防止转子磁环与定子之间撞击，这样就使电 机具有抗震性。限位套和轴承的安装位置可以互换，该机械轴承还可以更换为其 它能够润滑转动的装置。

本发明的磁悬浮配件还可以独立成为磁悬浮轴承，并且可以进行增强和简 化，使轴承的使用范围更加广泛。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的磁悬浮电机的径向剖面构造图。

图2是本发明的简化磁悬浮电机的径向剖面构造图。

图3是本发明的可承载较大轴向压力磁悬浮电机的径向剖面构造图。

图4是本发明的磁悬浮轴承的径向剖面构造图。

图5是本发明的适用于水轮发电机转子的磁悬浮轴承的径向剖面构造图。

图6是本发明的简化磁悬浮轴承的径向剖面构造图。

图7是本发明的径向抗偏心磁悬浮轴承的径向剖面构造图。

图1中.转子主轴1，端盖2，外壳3，固定在转子上的大磁环4，固定在定子上 的大磁环5，固定在转子上的磁环组6，固定在定子上的磁环组7，电机转子磁体8， 电机定子绕组9，机械轴承10，限位套11。

上下两个固定在转子主轴1上的大磁环4和上下两个固定在定子外壳3上的大 磁环5相互挤压，产生两个合力F-，这样两个分力F-1就可以上下平衡，就可以实 现对转子主轴1的轴向悬浮，固定在定子外壳3上的磁环组7对固定在转子主轴1 上的磁环组6产生一个斜方向合力F，其向轴心方向的分力为F2，转子主轴1通过 向心力F2实现径向悬浮。这样转子主轴1就实现了全磁悬浮。机械轴承10与限位 套11配合实现机械抗震。

图2是本发明的简化磁悬浮电机的径向剖面构造图。其与图1的区别就是省去 了上下两对固定在转子上和固定在定子上的大磁环，其余结构与图一完全相同。

图3是本发明的可承载较大轴向压力磁悬浮电机的径向剖面构造图。其与图2 的不同之处就在于图3在其中的转子主轴1一端安装了轴向顶推的圆形磁块10，与 固定在端盖上的轴向顶推的圆形磁块11实现轴向顶推。使转子主轴1能够承载较 大的轴向压力。