专利名称：磁悬浮轴承电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种磁悬浮轴承电机，该电机是利用均衡挤压磁悬浮轴承或抗偏心磁悬浮轴承取代传统滚动轴承，使电机的旋转完全没有摩擦力。属于磁悬浮技术领域。
背景技术：
目前，高速电机之所以没有形成产业化，其主要原因是没有能够承载高载荷的磁悬浮轴承。现阶段的电磁悬浮轴承还不能满足高速电机的产业化要求。
发明内容
本发明的原理是利用钕铁硼永磁磁悬浮轴承取代传统滚动轴承和电磁磁悬浮轴承，使电机即能够实现全磁悬浮运转，又能够适应方便使用和产业化的要求。本发明原理解决的问题所采用的技术方案是在电机壳的内侧两端固定两个径向 挤压磁环，挤压两个安装在主轴上的径向悬浮环，实现永磁径向悬浮；两个轴向挤压环固定 在径向挤压环内测的电机壳上，挤压两个固定在主轴上的轴向悬浮环，实现永磁轴向悬浮。 电机壳的中间安装电机定子，主轴的中间安装电机转子。这样电机转子就可通过磁悬浮轴 承悬浮起来，实现无摩擦悬浮旋转。
图1是本发明的磁悬浮轴承电机的径向剖面构造图。图2是本发明的锥形环磁悬浮轴承电机的径向剖面构造图。图3是本发明的抗偏心磁悬浮轴承电机的径向剖面构造图。图4是本发明的可移动抗偏心挤压环磁悬浮电机的径向剖面构造图。图5是本发明的不封闭环径向抗偏心磁悬浮轴承电机的径向剖面构造图。图6是本发明的外转子式抗偏心磁悬浮电机的径向剖面构造图。下面结合附图对 本发明做进一步说明。图1中，主轴1，电机壳2，径向悬浮磁环3，径向挤压磁环4，轴向悬浮磁环5，固定 在电机壳上的轴向挤压磁环6，不导磁的环7，电机转子8，电机定子9等。安装在轴承套2 两端的径向挤压磁环4通过磁环内测面的挤压力，对安装在主轴1上的悬浮磁环3实施均 衡径向挤压，使径向悬浮磁环3处于径向悬浮状态，实现主轴径向悬浮。安装在电机壳2上 的轴向挤压磁环6对固定在主轴上的轴向悬浮磁环5径向轴向挤压，实现主轴轴向悬浮。这 样整个主轴就处于悬浮状态。图2中，两个内测为锥形斜面的径向挤压磁环4安装在电机壳2的两端，挤压两个 外侧为锥面的斜面的径向悬浮磁环3，径向悬浮磁环3固定在主轴1上，带动主轴1实现径 向悬浮；两个轴向挤压磁环7固定在电机壳2上，大轴向悬浮套环5套在小轴向悬浮套环6 的外侧，共同挤压两个轴向挤压环7，实现轴向悬浮。电机定子9安装在电机壳2的中部； 电机转子10固定在主轴1上，与定子对应。主轴上的轴向悬浮磁环组(5和6)与径向悬浮磁环3通过不导磁的环8隔开。图3中，两个抗偏心径向挤压磁环4固定在电机壳2的两端，挤压两个固定在主轴 1上的抗偏心径向悬浮磁环3，两个径向挤压磁环4a固定在磁环4的内测，挤压固定在主轴 1上的两个径向悬浮环3a。两个轴向挤压环6安装在电机壳2上，分别挤压固定在主轴1 上的轴向悬浮环5，实现主轴1的轴向悬浮。电机转子8安装在主轴上，电机定子9安装在 电机壳上，与转子对应。固定在主轴上的悬浮磁环之间可以用不导磁的环7隔开。由于抗偏心径向挤压磁环4的内径大于径向挤压磁环4a的内径，这样主 轴在受到 附加载荷，出现径向位移时，抗偏心径向悬浮磁环3的一边就会靠近抗偏心径向挤压磁环4 一边，而另外一边就会远离磁环4的内侧。如果此时靠近一边两环间距在2毫米附件，此时 挤压力就会剧烈增加，远离一边距离大于3毫米挤，挤压力就会剧烈减少，这样就可以抵消 悬浮磁环的过大载荷。实现电机的抗偏心运转。磁环间的挤压力与挤压间距有关，挤压力同时还与磁环的体积有关。所以两个磁 环挤压力出现剧烈变化的区域不局限于2-3毫米之间。图3中的抗偏心永磁挤压环还可以用内径大于径向悬浮环内径的磁环取代，同时 该挤压磁环可以实现实时径向移动，轴承中还需要安装主轴位移传感器，使主轴能够通过 该磁环的径向移动产生的径向挤压力抵消受到的径向偏离。实现径向抗偏心。图3中的抗偏心永磁挤压环也可以用可径向移动的磁瓦取代。用磁瓦的实时径向 移动抵消主轴受到的径向偏力，实现径向抗偏心。图3中的永磁抗偏心结构还可以用完全用电磁悬浮结构取代。也就是用两个铁环 取代抗偏心径向悬浮环两个抗偏心径向挤压磁环4，用四个或多个电磁铁取代抗偏心径向 悬浮磁环3，利用位移传感器获取悬浮环位移数据，控制电磁铁实时调整对中间悬浮铁环的 吸引力，实现径向抗偏心磁悬浮。图4中，两个能够径向移动的抗偏心径向挤压环4安装在电机壳的两端，挤压两个 固定在主轴上的抗偏心径向悬浮环3，根据抗偏心径向挤压环4的实时径向移动，实现主轴 的实时抗偏心。另外当抗偏心径向挤压环4处于固定位置时，可以实现主轴的固定抗偏心。图5中，不封闭抗偏心径向挤压4a安装在电机壳2的两端，挤压两个固定在主轴 1的抗偏心径向悬浮环3a，实现主轴单向径向抗偏心。另外还可以在不封闭磁环4a的开口 处安装一块铁环或电磁铁，对抗偏心径向悬浮环3a旋转到上面的部分进行吸引，帮助不封 闭抗偏心径向挤压4a实现主轴径向抗偏心。其余结构与图1完全相同。图6中，主轴1固定不动，主轴1上的电机部分改成电机定子部分。电机壳2处于 悬浮旋转状态。这样就成为外转子电机。安装在电机壳两端的抗偏心悬浮环4a挤压两个 固定在主轴1上的抗偏心半磁环3a，实现外转子的径向抗偏心。其余磁悬浮结构与图1完 全相同。在上述设计中，只要能够同时实现电机转子的径向和轴向悬浮，径向悬浮结构和 轴向悬浮结构中的磁环排列形式不限。在上述设计结构中，可以在磁环的挤压面和非挤压面上开凹槽，所开的凹槽形状 不限，凹槽可以是连续的环形，也可以是不连续的槽，或者是未穿透的孔。也可以在磁环 非挤压面上加工一些突起，这些突起可以是环形连续的，也可以是不连续的环形，其形状不 限。其用途可以是起到固定作用，也可以起到增加挤压面表磁的作用。
根据钕铁硼材料的特性，上述设计中的磁环的挤压面和非挤压面边缘可以倒角， 也可以不倒角。在上述设计中，磁环可以是整体磁环，也可以是由磁瓦拼接而成的磁环。拼接磁瓦 之间可以有间隙，也可以没有间隙。磁瓦上也可以有凸起、凹槽和穿孔。
在上述设计中，不同形状或组合的磁环可以根据需要任意组合使用，只要能够实 现轴向和径向悬浮即可。以上设计中，径向悬浮环可以是侧面平行于主轴的圆柱形磁环，也可以是侧面不 平行于主轴的锥形磁环。只要挤压环与悬浮磁环侧面平行且匹配即可。径向悬浮挤压磁环组可以是两对，只要对称也可以是多对。除以上实施例外，本发明还有其他实施方式。凡采用等同替换、等效变形形成的磁 悬浮轴承，其技术方案均落在本发明的保护范围内。
权利要求
一种磁悬浮轴承电机，其特征是两个抗偏心径向挤压磁环4固定在电机壳2的两端，挤压两个固定在主轴1上的抗偏心径向悬浮磁环3，两个径向挤压磁环4a固定在磁环4的内测，挤压固定在主轴1上的两个径向悬浮环3a。两个轴向挤压环6安装在电机壳2上，分别挤压固定在主轴1上的轴向悬浮环5，实现主轴1的轴向悬浮。电机转子8安装在主轴上，电机定子9安装在电机壳上，与转子对应。固定在主轴上的悬浮磁环之间可以用不导磁的环7隔开。
2.根据权利要求1所述的磁悬浮轴承电机，其特征是可以使用电磁铁与铁环组成的 径向抗偏心结构取代全永磁环径向抗偏心结构。其中用多个电磁铁取代内径抗偏心径向挤 压环，用铁环取代永磁环。
3.根据权利要求1所述的磁悬浮轴承电机，其特征是用可径向移动抗偏心磁环取代 固定抗偏心磁环，可以实现主轴实时径向抗偏心；可移动抗偏心磁环如果固定不动，且与抗 偏心悬浮环处于不同心位置，就能够实现固定径向抗偏心；也可用能够径向移动永磁瓦取 代永磁环；永磁瓦拼接的磁环可以全封闭的环，也可以是不封闭的开口磁环，以实现定向抗 偏心。
4.根据权利要求1所述的磁悬浮轴承电机，其特征是固定在轴承套上的轴向挤压环 可以是固定不动的，也可以是能够轴向移动的。
5.根据权利要求1所述的磁悬浮轴承电机，其特征是磁环的挤压面和非挤压面都可 以存在凹槽。凹槽的形状和深度不限，甚至可以是对称穿透的孔。同时磁环的非挤压面是 还可以安装凸起，只要对称和不影响旋转，凸起的连续性和形状不限。
6.根据权利要求1所述的磁悬浮轴承电机，其特征是用于轴向悬浮的完整磁环可以 由大磁环套小磁环而成。
7.根据权利要求1所述的磁悬浮轴承电机，其特征是径向悬浮和挤压磁环的挤压面 可以平行于主轴，也可以是不平行于主轴的锥形环。轴向悬浮用磁环其挤压面边缘可以倒 角。
8.根据权利要求1所述的磁悬浮轴承电机，其特征是只要能够同时实现电机转子的 径向悬浮和轴向悬浮功能，其径向悬浮结构和轴向悬浮结构的排列形式不限。
9.根据权利要求1所述的磁悬浮轴承电机，其特征是当主轴固定不动时，可以在主轴 上固定抗偏心半环，挤压安装在悬浮电机壳上的悬浮环，实现对外转子电机的悬浮抗偏心。
10.根据权利要求1所述的磁悬浮轴承电机，其特征是以上所有设计均可以任意增减 组合使用。
全文摘要
本发明的磁悬浮轴承电机是在均衡挤压磁悬浮轴承和抗偏心磁悬浮轴承的基础上，将轴承从中间分开，把对称的两部分分别安装在电机的两端。成为磁悬浮轴承电机一体机。
文档编号H02N15/00GK101807869SQ20091002472
公开日2010年8月18日 申请日期2009年2月12日 优先权日2009年2月12日
发明者卓向东 申请人:卓向东