一种高速磁悬浮电机意外断电保护装置的制作方法

1.本实用新型属于磁悬浮电机技术领域，具体的说，涉及一种高速磁悬浮电机意外断电保护装置。


背景技术：

2.目前，磁悬浮电机因其节能效率高、噪音小、环保、免维护等特点，被广泛应用于鼓风机、真空泵、冷媒压缩机等多个产品，并在不断向其他多个领域发展和延伸，市场前景广阔。
3.正常工作转状态下，高速磁悬浮电机运行平稳，但某些意外情况的发生，会直接导致磁悬浮电机及其它一些零部件不同程度的损坏。
4.在产品实际应用过程中，意外断电造成磁悬浮电机、电机变频器等零部件损坏的现象最为普遍。
5.主要原因是意外断电后，高速磁悬浮电机中的磁悬浮轴承断电，无法继续悬浮每分钟高达30000转/分钟的转子，此时转子掉落到电机两端的辅助轴承上，由于目前机械轴承能承载的最高转速是10000转/分钟，当高达30000转/分钟的转子落在辅助轴承上后，辅助轴承无法承载，快速摩擦发热抱死，轻则损坏辅助轴承，严重的会对电机转子造成损毁。
6.同时，高速磁悬浮电机的运行都需要变频器驱动控制，当意外断电发生时，电机转子的高速旋转会使得高速磁悬浮电机逆向发电，造成变频器输出端有电源输入，烧坏变频器。
7.因此，意外断电的发生，很大程度的影响着高速磁悬浮电机的推广应用。


技术实现要素：

8.本实用新型要解决的主要技术问题是提供一种高速磁悬浮电机意外断电保护装置，能够避免意外断电造成磁悬浮电机、电机变频器、辅助轴承等零部件损坏的情况发生，提升产品质量，确保高速磁悬浮电机的可靠性，消除意外断电给产品带来的隐患，减少损失。
9.为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：
10.一种高速磁悬浮电机意外断电保护装置，包括高速磁悬浮电机和控制系统，所述高速磁悬浮电机包括定子、转子、磁悬浮轴承组件；所述控制系统包括继电器；定子的接线端与继电器的线圈共用同一电源，继电器的常开主触点串联在定子的接线端与电源之间的电路上，继电器的常闭主触点串联在定子的接线端上，继电器的常闭主触点的另一端串联有转换器，转换器的另一端电连接磁悬浮轴承组件的控制端。
11.以下是本实用新型对上述技术方案的进一步优化：
12.所述磁悬浮轴承组件包括前径向磁轴承和后径向磁轴承，前径向磁轴承和后径向磁轴承分别套设在转子上且靠近转子的两端位置处。
13.进一步优化：所述转子上固定安装有轴向限位挡块，磁悬浮轴承组件还包括安装
在轴向限位挡块两侧的前轴向磁轴承和后轴向磁轴承，前轴向磁轴承和后轴向磁轴承分别套设在转子上。
14.进一步优化：所述转子的两端安装有位置传感器组件，所述位置传感器组件包括前位置传感器和后位置传感器，所述前位置传感器和后位置传感器分别套设在转子上，且靠近其两端位置处。
15.进一步优化：电源包括外设三相交流电，所述三相交流电上电连接有断路器，断路器的出线端依次电性连接有第一熔断器、第一热继电器和变频器，变频器的出线端与继电器的常开主触点电性连接。
16.进一步优化：所述控制系统还包括控制器，控制器的供电端依次电性连接有第二热继电器、第三熔断器，所述第三熔断器与转换器串联连接。
17.进一步优化：所述第二热继电器的进线端还电性连接有第二熔断器，第二熔断器的进线端与第一熔断器的出线端电性连接。
18.进一步优化：所述控制器的控制端分别通过导线与变频器、前径向磁轴承、后径向磁轴承、前轴向磁轴承和后轴向磁轴承的控制端电性连接。
19.进一步优化：所述前位置传感器和后位置传感器的输出端通过导线与控制器的输入端电性连接。
20.进一步优化：所述继电器的线圈两端分别电连接有第四熔断器，第四熔断器的进线端与第二热继电器的出线端电性连接。
21.本实用新型采用上述技术方案，构思巧妙，结构合理，能够在发生意外断电后，继电器的线圈断电，使继电器的常开主触点断开，进而使磁悬浮电机与变频器断开连接，避免了转子继续高速旋转，磁悬浮电机逆向发电造成变频器烧坏的情况发生。
22.并且继电器的常闭主触点闭合，此时磁悬浮电机定子的接线端与转换器接通，转子高速旋转，使得磁悬浮电机逆向所发的电经转换器转换后，提供给控制器，此时控制器始终控制前径向磁轴承、后径向磁轴承、前轴向磁轴承、后轴向磁轴承继续工作，使转子继续悬浮。
23.由此可见，本实用新型采用上述技术方案，能够避免意外断电造成磁悬浮电机、变频器、辅助轴承等零部件损坏的情况发生，提升了产品质量，确保了高速磁悬浮电机的可靠性，消除了意外断电给产品带来的隐患，减少了损失。
24.下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
附图说明
25.图1为本实用新型实施例中高速磁悬浮电机的结构示意图；
26.图2为本实用新型实施例中控制系统的示意图。
27.图中：1-转子；2-辅助轴承端盖；3-前辅助轴承；4-前辅助轴承座；5-前位置传感器；6-前径向磁轴承；7-前径向磁轴承座；8-定子；9-定子套；10-后径向磁轴承；11-后径向磁轴承座；12-后位置传感器；13-前轴向磁轴承；14-轴向限位挡块；15-后轴向磁轴承；16-后轴向磁轴承座；17-后辅助轴承座；18-后盖；19-后辅助轴承。
具体实施方式
28.如图1-2所示，一种高速磁悬浮电机意外断电保护装置，包括高速磁悬浮电机和控制系统，所述高速磁悬浮电机包括定子8、转子1、磁悬浮轴承组件；所述控制系统包括继电器km；定子8的接线端与继电器km的线圈共用同一电源，继电器km的常开主触点串联在定子8的接线端与电源之间的电路上，继电器km的常闭主触点串联在定子8的接线端上，继电器km的常闭主触点的另一端串联有转换器，转换器的另一端电连接磁悬浮轴承组件的控制端。
29.在本实施例中，所说的电连接可以是直接电连接，也可以是通过电路连接。
30.所述高速磁悬浮电机还包括定子套9，定子8安装在定子套9的内壁上，所述转子1同轴安装在定子8的中部，所述转子1的两端分别设置有辅助轴承组件和位置传感器组件。
31.所述定子套9的一端部安装有前径向磁轴承座7，所述定子套9的另一端部安装有后径向磁轴承座11。
32.所述磁悬浮轴承组件包括前径向磁轴承6和后径向磁轴承10，所述前径向磁轴承6和后径向磁轴承10分别套设在转子1上且靠近转子1的两端位置处。
33.所述前径向磁轴承6安装在前径向磁轴承座7的中部，所述后径向磁轴承10安装在后径向磁轴承座11的中部。
34.所述前径向磁轴承6和后径向磁轴承10通电使转子1进行悬浮，进而通过前径向磁轴承6和后径向磁轴承10能够用于支撑转子1进行转动。
35.所述转子1的后端且靠近后径向磁轴承10的位置处固定安装有轴向限位挡块14。
36.所述磁悬浮轴承组件还包括安装在轴向限位挡块14两侧的前轴向磁轴承13和后轴向磁轴承15，所述前轴向磁轴承13和后轴向磁轴承15分别套设在转子1上。
37.所述前轴向磁轴承13安装在后径向磁轴承座11的中部，所述后轴向磁轴承15安装在后轴向磁轴承座16上，所述后轴向磁轴承座16安装在后径向磁轴承座11远离定子套9的一端。
38.这样设计，所述前轴向磁轴承13和后轴向磁轴承15通电，并且在前轴向磁轴承13和后轴向磁轴承15的配合下，能够使转子1进行悬浮，用于支撑转子1转动。
39.所述位置传感器组件包括前位置传感器5和后位置传感器12，所述前位置传感器5和后位置传感器12分别套设在转子1上，且靠近其两端位置处。
40.通过前位置传感器5和后位置传感器12用于检测转子1的位置，进而通过前位置传感器5和后位置传感器12的反馈的信息实时调整转子1的悬浮精度。
41.所述辅助轴承组件包括前辅助轴承座4，所述前辅助轴承座4安装在前径向磁轴承座7远离定子套9的一端。
42.所述前辅助轴承座4的中部开设有中心孔，所述中心孔内安装有前辅助轴承3，所述前辅助轴承3套设在转子1的前端部。
43.所述前辅助轴承座4的中心孔内安装有辅助轴承端盖2，所述辅助轴承端盖2用于定位安装前辅助轴承3。
44.所述转子1的前端部贯穿辅助轴承端盖2并延伸至辅助轴承端盖2的外部。
45.所述辅助轴承组件还包括后辅助轴承座17，所述后辅助轴承座17安装在后轴向磁轴承座16上。
46.所述后辅助轴承座17上安装有后辅助轴承19，所述后辅助轴承19套设在转子1的后端部，所述后辅助轴承19用于支撑转子1进行转动。
47.所述后轴向磁轴承座16远离后径向磁轴承座11的一端部固定安装有后盖18，所述后盖18用于封堵后轴向磁轴承座16的后端部。
48.所述电源包括外设三相交流电l1、l2、l3，所述三相交流电l1、l2、l3上电连接有断路器qs，所述断路器qs的出线端电性连接有第一熔断器fu1。
49.在本实施例中，所述断路器qs即为开电源开关，当合上断路器qs后，该电源通电，当断开断路器qs后，该电源断电。
50.所述第一熔断器fu1的出线端电性连接有第一热继电器fr1，所述第一热继电器fr1的出线端与变频器的进线端电性连接。
51.所述变频器的出线端与继电器km的常开主触点电性连接，所述继电器km常开主触点的出线端与高速磁悬浮电机的定子8的接线端电性连接。
52.所述变频器和高速磁悬浮电机通过电线接地。
53.所述所述控制系统还包括控制器，所述控制器的供电端电性连接有第二热继电器fr2，第二热继电器fr2的进线端电性连接有第三熔断器fu3，所述第三熔断器fu3的进线端与转换器串联连接。
54.在本实施例中，所述转换器的进线端电性连接有继电器km的常闭主触点，所述继电器km常闭主触点出线端与高速磁悬浮电机定子8的接线端电性连接。
55.所述第二热继电器fr2的进线端还电性连接有第二熔断器fu2，所述第二熔断器fu2的进线端与第一熔断器fu1的出线端电性连接。
56.所述控制器的控制端分别通过导线与变频器、前径向磁轴承6、后径向磁轴承10、前轴向磁轴承13和后轴向磁轴承15的控制端电性连接。
57.所述前位置传感器5和后位置传感器12的输出端通过导线与控制器的输入端电性连接。
58.所述继电器km的线圈两端分别电连接有第四熔断器fu4，所述第四熔断器fu4的进线端与第二热继电器fr2的出线端电性连接。
59.在使用时，高速磁悬浮电机正常工作时，首先合上断路器qs，设备通电，此时继电器km的线圈得电，继电器km的常开主触点闭合，磁悬浮电机定子接线端与变频器接通；继电器km的常闭主触点断开，磁悬浮电机定子接线端与转换器断开。
60.设定好各项参数后，启动设备，控制器首先控制前径向磁轴承6、后径向磁轴承10、前轴向磁轴承13、后轴向磁轴承15工作，将转子1悬浮起来，通过前位置传感器5、后位置传感器12反馈的信息实时调整转子1的悬浮精度，使其满足电机工作要求。
61.而后控制器控制变频器工作，高速磁悬浮电机的定子8得电，驱动转子1带动负载旋转，此时高速磁悬浮电机正常工作。
62.当发生意外断电后，如图2所示，三相交流电的l1、l2、l3断电，此时，继电器km的线圈断电，继电器km的常开主触点断开，磁悬浮电机的定子8接线端与变频器断开连接，避免了转子1继续高速旋转，磁悬浮电机逆向发电造成变频器烧坏的情况发生。
63.并且继电器km断电后，继电器km的常闭主触点闭合，此时磁悬浮电机定子8的接线端与转换器接通，转子1高速旋转，使得磁悬浮电机逆向所发的电经转换器转换后，提供给
控制器。
64.此时能够保证控制器始终控制前径向磁轴承6、后径向磁轴承10、前轴向磁轴承13、后轴向磁轴承15继续工作，使转子1继续悬浮。
65.当转子1的转速降至辅助轴承可承载范围后，转换器停止工作，控制器断电，前径向磁轴承6、后径向磁轴承10、前轴向磁轴承13、后轴向磁轴承15停止工作，进而不再悬浮转子1，此时转子1落到前辅助轴承3和后辅助轴承19上。
66.通过前辅助轴承3和后辅助轴承19完全可以承载转子1的转速，直至转子1停止转动；实现了对转子1、变频器及辅助轴承的保护，避免了意外断电对高速磁悬浮电机及其零部件造成的损坏。
67.对于本领域的普通技术人员而言，根据本实用新型的教导，在不脱离本实用新型的原理与精神的情况下，对实施方式所进行的改变、修改、替换和变型仍落入本实用新型的保护范围之内。