一种单自由度磁悬浮转子支撑系统与磁力定心轴承的制作方法_3

文档序号:9503538阅读:来源:国知局
定子部圆柱体可以采用轴向气隙可调型(图4、5、6、10、12、14),也可以采用气隙固定式(图15)结构,但气隙固定式结构,只限于在立轴上下两端均无输出轴的情况下使用;在所述的复合永磁体当中,径向相邻永磁体的内部磁通互为相反和体积相等;所述定子部圆柱体的轴向位气隙调节,可以通过定子部圆柱体下部设置的外螺纹与筒形延长部内壁上的内螺纹配合(图10、12、14)实现,也可以通过定子部圆柱体上的球头连接杆(153)与筒形延长部端盖中心孔之见的螺旋配合实现,还可以通过固定在定子部圆柱体上的尾杆(150-152)与筒形延长部端盖中心孔之间的丝杠连接方式(图5、6)实现;这种永磁型磁力定心轴承适用于各种单自由度磁悬浮转子支撑系统使用。
[0019]在本发明当中,所述永磁型磁力定心轴承还可以被电磁吸引型磁力定心轴承(图8、13),所替代,所述电磁吸引型磁力定心轴承是将一个圆环形电磁铁线圈套装在筒形延长部端盖的中心芯柱(136、137)上,所述中心芯柱通过轴向气隙与立轴的上端部相对应,所述中心芯柱的磁极面可以是平面(图13)、锥形(图8)或截锥形极面,所述立轴的端部可以是和所述的中心芯柱的磁极面形成面对面(图13)的形式,也可以是锥形极对平面的形式,还可以是锥形极对锥形极(图8)的形式;所述电磁吸引型磁力定心轴承通过调整电流的大小实现对轴向工作气隙的厚度调节;这种电磁吸引型磁力定心轴承适用于各种单自由度磁悬浮转子支撑系统使用。
[0020]在本发明当中,所述永磁型磁力定心轴承当中的定子部圆柱体还可以是空心圆柱体(图14),所述空心圆柱体固定有被轴向充磁的实心圆柱形永磁体(154),所述空心圆柱体下部带有外螺纹,所述外螺纹与筒形延长部内壁上的内螺纹配合实现固定与气隙的调节。
[0021]在本发明当中,所述定子部圆柱体还可以被一个轴向充磁的实心圆柱形永磁体所替代,实心圆柱形永磁体被筒形延长部下部的肩台和上端部的端盖所固定,所述实心圆柱形永磁体与立轴端部之间的气隙是固定的(图15)。
[0022]在本发明当中,当预应力磁悬浮复合轴承的定转子基盘采用非导磁材料制造时,还可以在相斥型径轴向磁悬浮轴承的定转子部环形永磁体背离内外磁环径向重叠交叉的端部位置上,各设置一个内法兰式的导磁磁轭(157、158)和一个外法兰式的导磁磁轭
(159,160)并使两个导磁磁轭(157和159,160和158)的轴向延伸壁顺着相斥型径轴向磁悬浮轴承内外磁环之间的气隙走向形成轴向相对(图9)。
[0023]在本发明当中,在所述立轴与立轴外围的定子壳体的端盖之间还可以设置机械保护轴承,所述机械保护轴承与立轴之间采用滑动副配合。
[0024]在本发明当中,还可以采用使所述立轴上部预应力磁悬浮复合轴承(35)当中的相斥型径轴向磁悬浮轴承(56)的定子部环形永磁体和轴向吸引型径向磁悬浮轴承的定子部永磁体设置在同一个带有筒形延长部(145)的电主轴的上部端盖(134)上,所述轴向吸引型径向磁悬浮轴承由所述立轴上端中心孔内的实心圆柱体永磁体或复合永磁体通过轴向气隙所对应在所述筒形延长部(145)端部定子部圆柱体(182)中心孔内的实心圆柱体永磁体或复合永磁体所构成的永磁型磁力定心轴承(图10)所替代;所述相斥型径轴向磁悬浮轴承的转子部环形永磁体设置在立轴(10)外侧,所述永磁型磁力定心轴承也可以由电磁吸引型磁力定心轴承(图8、13)所替代;所述立轴上部的相斥型径轴向磁悬浮轴承(56)也可以被现有全永磁的径向吸引型轴向磁悬浮轴承所替代。
[0025]2、一种单自由度磁悬浮转子支撑系统,由电机定、转子铁心(207)外壳(206)电机主轴(199)和设置在电机主轴上部位置上的轴向吸引型径向磁悬浮轴承与电机主轴下部位置上的预应力磁悬浮复合轴承所构成【图17】,所述预应力磁悬浮复合轴承由上下磁环通过轴向气隙相互吸引构成的径向磁悬浮轴承和以同心圆径向排列的相斥型径轴向磁悬浮轴承(211)所组成,所述相斥型径轴向磁悬浮轴承当中的内、外磁环通过径向气隙保持轴向错位,所述内、外磁环等高和内部磁通方向相同,从而构成相互排斥;所述主轴下部预应力磁悬浮复合轴承当中的径向磁悬浮轴承的定子部磁环和相斥型径轴向磁悬浮轴承当中的定子部磁环设置在同一个定子基盘上,所述定子基盘与机壳固连;所述主轴下部预应力磁悬浮复合轴承当中的径向磁悬浮轴承的转子部磁环和相斥型径轴向磁悬浮轴承当中的转子部磁环共同设置在同一个转子基盘(209)上,所述转子基盘与主轴固连;所述主轴上部的轴向吸引型径向磁悬浮轴承由两个以同心圆径向并列在电机端盖(202)上的电磁铁初级铁心部通过轴向气隙与固定在主轴上的电磁铁转子部衔铁(200)所构成,所述电磁铁初级铁心部由两个电磁线圈分别设置在两个同心圆轴向口环形凹槽而成并使两个电磁线圈的电流方向互为相反;所述电磁铁的转子部衔铁上设有两个与电磁铁初级铁心部轴向口环形凹槽对称的浅槽型轴向口环形凹槽并通过轴向气隙相互对正;在所述主轴上部电机端盖(202)的中心部位上,也可以设置筒形延长部,并在筒形延长部(204)内设置磁力定心轴承或电机主轴的轴向位置检测器(203)以便实现对主轴轴向位置的反馈控制,所述主轴的上下端与电机的上下端盖之间还设有滑动副配合的机械保护轴承(212、213)。
[0026]本文件列举的实施例,在于展示本发明的精神所在,不作为本发明全部实施方式的限定,本领域技术人员在阅读本文件后,结合公知常识和惯用技术手段还可以演变出更多的实施方式,但是,万变不离其宗,在不用付出创造性劳动就可以获得的变通实施行为,都已是本发明公开覆盖和要求保护的范围。
【主权项】
1.一种单自由度磁悬浮转子支撑系统,适用于磁悬浮平台、电主轴、分子泵、风力发电机等具有转子立轴的装置使用;它是将两个预应力磁悬浮复合轴承(16-37)分别设置在所述立轴的上下近端部的位置上,所述预应力磁悬浮复合轴承是指:由一个相斥型径轴向磁悬浮轴承和一个轴向吸引型径向磁悬浮轴承以同心圆内外径向排列(图1-9、11、16所TK )或径向错位排列(如图10所示)的方式所形成的复合磁悬浮轴承结构;在同一个预应力磁悬浮复合轴承当中,相斥型径轴向磁悬浮轴承上的转子部环形永磁体(81)和轴向吸引型径向磁悬浮轴承的转子部环形永磁体(82、83)共同设置在同一个转子基盘(84-105)上,所述转子基盘与所述立轴固连;相斥型径轴向磁悬浮轴承的定子部环形永磁体(107)或圆环形电磁铁线圈(108、109)和所述轴向吸引型径向磁悬浮轴承的定子部环形永磁体(110、111)设置在同一个定子基盘(112-131)上,也可以将相斥型径轴向磁悬浮轴承的定子部环形永磁体和圆环形电磁铁线圈设置在立轴外围壳体的内壁(图2、6、7所示)上;为了节省材料,部分定子基盘还可以和立轴外围固定装置上的端盖(112、115、116、124、126、135、134、122、202、132、133、121)进行复合,从而成为复合定子基盘,所述定子基盘和复合定子基盘与所述立轴外围的定子壳体固连;所述轴向吸引型径向磁悬浮轴承的定转子部环形永磁体通过气隙轴向相对并使轴向所对应的环形永磁体数量相等和相互吸引以及具有相同规格的内外径;所述相斥型径轴向磁悬浮轴承当中的定转子部环形永磁体的内部磁通方向相互一致并通过气隙形成磁体间的部分径向重叠交叉以及使气隙两侧磁体等高和具有相同的体积;当气隙一侧使用的磁场源是圆环形电磁铁线圈(5051)时,则要求该圆环形电磁铁线圈与气隙对侧的转子部环形永磁体等高;在同一个预应力磁悬浮复合轴承当中,所述相斥型径轴向磁悬浮轴承的转子部所受推力和所述轴向吸引型径向磁悬浮轴承转子部所受的拉力相反;对于所述立轴上下部的两个预应力磁悬浮复合轴承当中的轴向吸引型径向磁悬浮轴承来说,两者对系统转子部产生的拉力是一致的;所述预应力磁悬浮复合轴承使用的环形永磁体均采用轴向充磁;所述预应力磁悬浮复合轴承当中的定子基盘和转子基盘以及定转子基盘上设置的各环形永磁体均与立轴保持同心并使立轴非接触地穿过端盖和复合定子基盘上的中心孔;在所述的单自由度磁悬浮转子支撑系统当中,具有相同
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