专利名称：可用于飞机发动机和气体压缩装置的磁悬浮动力系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可为气体压縮机和飞机发动机提供动力和支撑的防中轴偏 心抗震磁悬浮动力系统，尤其是能够实现气体压縮时的械零磨损，同时可以防止 中轴自重导致偏心，属于磁悬浮动力技术领域。
背景技术：
目面，公知的空气压缩机和飞机发动机其动力部分与气体压缩部分，大都依 靠滚珠轴承实现支撑，所以限制了飞机发动机、压縮机和鼓风机的转速。西安交 大研究的高速磁悬浮鼓风机不具有抗震性,南京师范大学研究的磁悬浮电动机没 有考虑转子自重的因素，会导致转子旋转时严重偏心。
发明内容
为了克服现有的气体压縮动力系统依靠滚珠轴承实现支撑，以及磁悬浮技术 不能抗震和中轴自重导致偏心的问题，本发明提供一种可为气体压縮装置提供动 力的电力防中轴偏心抗震磁悬浮动力系统。该系统用磁力替代机械轴承的机械 力，对空气压缩机和飞机发动机进行径向和轴向固定，再利用一种不接触机械轴
承和轴套实现对转子的限位。从而达到既可以实现全磁悬浮的旋转，又能够实现 中轴不偏心和机械强力抗震，便于长途运输的目的。
本发明原理解决的问题所采用的技术方案是在用于飞机发动机时，可采用
轴心垂直水平方向放置。空气通过上部进入，底部排出，电动机提供动能，其中 中轴上的定子部分是线圈绕组。电动机的两側分别装有两对用于径向固定的永磁 环(如果是水平放置，下面用于支撑磁体的磁场强度应大于上面用于固定磁体的 磁场强度)。径向固定永磁铁外側安装两对用于抗震的机械轴承和不接触轴套， 发动机的前部还安装有一对相同的抗震装置。其可转动部分全部固定在转子套 上。风扇组安装在转子套外，上下一组风扇的外边缘安装有用于轴向支撑的环行 永磁体，与安装在发动机外壳内惻的永磁环形成相互上下顶推的状态，下面的永 磁环磁场强度大于上面永磁环的磁场强度。在发动机转动之后，气体反作用力推 动发动机向上运动，此时转子会向前位移，下面的电磁铁与定子磁铁之间的距离 会縮小，这样磁场张力就会增加，而反向磁铁之间距离会增加，磁场张力就会减 小。这样空气的反作用力就会传导到发动机定子上，推动发动机前进。
抗震机械轴承与轴套之间的径向和轴向间距小于每对悬浮磁体及电动机转 子和定子之间的间距。这样可以防止了磁体之间产生碰撞，避免高脆性磁体之间 碰撞损坏导致停机。
本发明原理解决的问题所采用的另外一种技术方案是在用于气体压縮时， 同样采用轴心垂直水平方向放置，气体从側孔进入，从另一侧孔抹出。此时压缩 机的中轴为转子，电动机的永磁体安装在中轴上，线園绕组安装在定子上。主承 载磁悬浮磁环安装在定子上，与转子上的支持磁环为一对，形成磁悬浮。压缩机 安装在中间，压縮机的上部安装一对极性相对的磁环，对转子进行轴向悬浮固定。 在电动机的两側和压缩机上部的定子与转子之间，分别安装有多对极性相对的磁环，用于径向磁悬浮。使中轴悬浮在中间。当外力超过磁场张力时，抗震轴承就 会与限位套相撞。所以磁体之间不会相撞。另外中轴的一端还可以设计有运输稳 定螺栓，只在运输时使用。
本发明的有益效果是，实现了低成本状态下电力飞机发动机、压縮机或鼓
风机的抗中轴偏移全磁悬浮运转，并且具有良好的抗震性。这种技术可以保证产
品运行的稳定。
另外该系统配件还可以改装成抗中轴偏移磁悬浮电动机和永磁抗震磁悬浮 轴承。
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。 图l是本发明的电力竖直安放航空飞机发动机的径向剖面构造图。
图2是本发明的竖直安放压縮机或鼓风机的径向剖面构造图。
图3是本发明的卧式安放压縮机或鼓风机的径向剖面构造图。
图4是图3中4 (4a^b,4c)和5(5a, 5b, 5c)的轴向剖面构造图。
图5是卧式防止中轴偏移磁悬浮电机的径向剖面构造图。
图6是立式防止转子轴向偏移磁悬浮电机的径向剖面构造图。
图7是卧式防偏心抗震磁悬浮轴承径向剖面构造图。
图8是立式防偏心抗震磁悬浮轴承径向剖面构造图。
图l中.发动机外壳l，转子上限位套2 (其中2c为上下双向限位套)，限位轴 承3，转子上径向压力磁环4，定子上径向压力磁环5，电动机转子6，电动机定子 7,固定在叶片外缘的前推永磁环8，反向限位小磁环9，固定在定子上的永磁环 10，风扇叶片ll,转子壳12,进气口13，整流罩14,转子前区15,转子后区16, 中轴17。
发动机转子通过固定在叶片外缘的前推永磁环8 (8a、 8b)与固定在外壳上 的磁环10之间的张力实现磁悬浮前推，磁环10和限位小磁环9 (9a、 9b)实现 轴向磁悬浮限位，通过转子上径向压力磁环4 (4a、 4b、 4c)和定子上径向压力 磁环5 (5a、 5b、 5c)进行径向固定。通过转子上限位套2 (2a、 2b、 2c)，限位 轴承3 (3a、 3b、 3c)进行全方位机械限位，其中2c为上下双向限位套。机械限 位系统的间距必须小于电动机转子与定子之间的间距。转子动力和机械限位等部
分全部安装在转子壳12上。电动mM电带动风扇转动产生前推动力，通过前推永
磁铁8传导给固定在定子上的永磁铁10，使发动机前进。
图2本发明的竖直安放压縮机或鼓风机的径向剖面构造图，其中封闭式压縮 机外壳l,定子上限位套2，转子上限位轴承3，定子上径向压力磁铁4，转子上径 向压力磁铁5，电动机定子绕组6，电动机转子磁钢7，固定在定子上的主承载永 磁环8,转子支撑永磁环9，磁铁隔热板IO,进气口ll,压縮机部分12，出气口13， 隔热板14，转子上推磁铁15,定子下压磁铁16,中轴17,运输稳定螺栓18 。静止和运转时转子通过支撑永磁环9悬浮在主承载永磁环8上，通过转子上推 磁铁15和定子下压磁铁16实现悬浮轴向稳定，通过定子上径向压力磁铁4 (4a、 4b、 4c〉和转子上径向压力磁铁5 (5a、 5b、 5c)实现径向稳定。转子部分全部 安装在中轴17上。电动机转动带动压縮机转动，产生压縮气体从出气口13排出。 运输稳定媒栓18可以安装在中轴的上部。机械抗震部分与图一相同。这样压縮机 就可以实现正常运转。
当去掉外壳和压縮机部分，按照鼓风机要求设计叶片、排气口及外軍等，就 是一种立式防止中轴偏移的抗震磁悬浮鼓风机。
图3是本发明的卧式安放压縮机或鼓风机的径向剖面构造图。其中动力部分 和轴向悬浮部分原理与图2相同。径向稳定磁铁5由于需要承载较大重力,所以结 构与图2的均衡磁环结构不同。其中下部半圃形磁环5的磁场强度大于上部半圆形 磁环16的磁场强度。去掉外壳全部，按照鼓风机要求设计叶片、排气口及外罩等, 就是一种能够防止中轴偏移的卧式抗震磁悬浮鼓风机。
图4是图3中4(4a、 4b、 4c)和5(5a、 5b、 5c)的轴向构造图。其中5a、 5b、 5c均为下部磁场强度大于上部磁场强度，且同极相对。必须保证上部磁铁5对中 轴上磁环4的压力加上转子整体重力等于下部磁铁6对中轴磁环4的悬浮力，以保 持转子悬浮在中心位置。
图5是从图3电动机部分变化形成的卧式防止中轴偏移的磁悬浮电机的径向 剖面构造图。其中，外壳l，由凹型限位套2和转子限位轴承3实现转子抗震。 径向磁悬浮部分由下部磁铁6和转子磁环4实现，此时上部磁铁5对转子磁环4 产生的压力加上转子的重量等于下部磁铁6对转子磁环4产生的浮力，这样可以 克服转子重量，使中轴始终保持在中心位置或在中心位置ITO。轴向磁悬浮部分 由定子磁环8和转子磁环9实现。这样就实现了全磁悬浮。IO是电机的定子，7 是转子。
图6是从图2中变化形成的立式防止转子轴向偏移磁悬浮电机的径向剖面构 造图。其与图5不同之处在于用于径向支撑的磁环4和磁环5作用力相等，定子 上轴向支撑的磁环8与转子磁环9之间的张力等于转子重量加定子稳定磁环10 和转子稳定磁环11之间的张力。这样就可以防止立式磁悬浮电机出现转子向下 偏移的现象。
图7是从图5中简化形成的卧式防偏心抗震磁悬浮轴承的径向剖面构造图。 其中用于径向悬浮的上部半磁环5和下部半磁环6分别固定在外壳1内，与固定 在转子2上的磁环7实现径向磁悬浮，固定在外壳1内的磁环9和固定在转子2 上的磁环8实现轴向磁悬浮，限位套3和限位轴承4实现机械限位，该轴承经过 变化可以替换自行车或汽车车轮上的轴承。这样会消耗大量资源，不宜推广。
图8从图6这中简化形成的立式磁悬浮轴承，去除电动机部分，用定子磁环
4和中轴磁环5实现径向固定，其余部分原理与图6完全相同。
除以上实施例外，本发明还有还有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变 拖嵌滞的祐素卞宏.抬效龙太紫昍的但垆筘闺由.
权利要求
1. 一种可用于飞机发动机的抗震磁悬浮动力系统，其特征是系统依靠电力转动，电动机的轴向两侧分别装有极性相斥的环行磁铁，实现径向磁悬浮。风扇叶片安装在转子上，叶片的边缘安装有多对环行永磁铁，与安装在定子上的环行永磁铁对应，形成同极相斥状态，实现轴向悬浮固定。轴向悬浮磁铁还可以安装在系统的前区，形成相斥状态。中轴与转子之间安装有多对机械抗震装置，该装置由轴承和凹型轴套组成，其间距小于电动机定子与转子之间间距。
2. 根据权利要求1所述的可用于飞机发动机的抗震磁悬浮动力系统，其特征是: 将整体系统竖直安放，将外壳按压縮机要求封闭，中轴改为转子，用一对支撑磁 环承载整个转子重量，用一对下压磁环实现轴向稳定，把风扇改成离心压縮机部 件，其余部分全部按压缩机要求设计，动力部分不变，系统就成为立式抗震磁悬 浮压縮机。
3. 根据权利要求2所述的立式抗震磁悬浮压缩机，其特征是当去掉压縮机外 客和叶片，转子叶片、外壳及相关配件按鼓风机要求设计，系统就成为立式抗震 磁悬浮鼓风机。
4. 根据权利要求2所述的立式抗震磁悬浮压缩机，其特征是将压縮机中轴水 平放置，轴向磁悬浮磁环改为张力相等，径向定子磁环变成上下两部分，下部半 磁环与转子磁环的张力等于转子重量加上部半磁环与转子磁环的张力，以防止中 轴向下偏心，其余部分不变，就成为卧式防偏心抗震磁悬浮压縮机。
5. 根据权利要求2所述的立式抗震磁悬浮压缩机，其特征是在中轴水平放置 的情况下，压缩机部分改装成鼓风机叶片和外單，进风口和出风口按鼓风机要求 改造。轴向磁悬浮磁环改为张力相等，径向定子磁环变成上下两部分，下部半磁 环与转子磁环的张力等于转子重量加上部半磁环与转子磁环的张力，以防止中轴 向下偏心，就是一种卧式可防止中轴偏心的抗震磁悬浮鼓风机。
6. 根据权利要求5所述的抗震磁悬浮鼓风机，其特征是去掉鼓风机部分和外 壳，在电动机中轴轴向两側加上两个磁环，同时在定子上固定两个与之相对应且 极性相对的磁环对转子进行轴向固定，再用外壳将定子部分固定起来，就形成一 个能够抵消转子重量，保持转子中轴悬浮在中心位置，这样就形成防止中轴偏移 的卧式磁悬浮电动机。
7. 根据权利要求2所述的立式抗震磁悬浮压缩机，其特征是去掉外壳和压缩 机部分，在电动机上部和下部各安装一对用于轴向固定的磁悬浮环，其中下部磁 环的悬浮力等于转子重量加上部磁环之间的压力，这样就形成立式防止中轴偏移 的磁悬浮电动机。
8. 根据权利要求5所述的防止中轴偏移的磁悬浮电动机，其特征是去掉电动 机部分和外壳部分，将轴向磁环、径向磁环和机械抗震装置配对，就是一种永磁 防偏心抗震磁悬浮轴承。
9. 根据权利要求3和4所述的鼓风机和压缩机，其特征是将鼓风机压縮机部 件改装成离心液体压缩部件，就成为抗偏心磁悬浮液体压縮设备。
全文摘要
本发明是一种可为气体压缩机和飞机发动机提供动力和支撑的防中轴偏心抗震磁悬浮动力系统，该系统利用轴向和径向磁悬浮装置为系统提供全磁悬浮支撑，并且能够防止被悬浮的转子出现偏心。同时还具有较好的抗震性。本系统的配件还可以独立成为抗中轴偏移磁悬浮电动机和永磁抗震磁悬浮轴承。
文档编号H02N15/00GK101431308SQ200710305508
公开日2009年5月13日 申请日期2007年12月22日 优先权日2007年11月6日
发明者卓向东 申请人:卓向东