專利名稱：永磁抗震磁懸浮軸承電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種永磁抗震磁懸浮軸承電機(jī)，該電機(jī)是用磁懸浮軸承實現(xiàn)對定子和轉(zhuǎn)子的徑向軸向固定，使轉(zhuǎn)子能夠完全依靠永磁場磁力懸浮起來，其磁力懸浮系統(tǒng)可以使轉(zhuǎn)子偏心程度維持在控制范圍內(nèi)，使該電機(jī)能夠在整機(jī)劇烈翻轉(zhuǎn)狀態(tài)下保持正常磁懸浮運轉(zhuǎn)。屬于磁懸浮技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，傳統(tǒng)的電機(jī)絕大部分都是依靠滾動軸承實現(xiàn)對轉(zhuǎn)子的支撐，所以限制了電機(jī)的轉(zhuǎn)速，提高了能耗?，F(xiàn)在設(shè)計的磁懸浮電機(jī)大都是需要通過復(fù)式充磁磁環(huán)實行對轉(zhuǎn)子的徑向磁懸浮。但是由于復(fù)式充磁磁環(huán)生產(chǎn)質(zhì)量不過關(guān)，導(dǎo)致軸承徑向懸浮力較低，不能實對轉(zhuǎn)子進(jìn)行高剛性徑向懸浮。從而最終導(dǎo)致懸浮不穩(wěn)定甚至懸浮失敗，根本無法大規(guī)模生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有的復(fù)式充磁磁環(huán)磁力較弱的問題，本發(fā)明提供一種利用軸向充磁磁環(huán)磁力，使轉(zhuǎn)子整體懸浮起來的抗偏心磁懸浮電機(jī)。該設(shè)備在整體翻轉(zhuǎn)時仍然可以保證轉(zhuǎn)子在全磁懸浮狀態(tài)下運轉(zhuǎn)，是一種適應(yīng)動態(tài)運動的永磁抗震磁懸浮軸承電機(jī)。
本發(fā)明原理解決的問題所采用的技術(shù)方案是在電機(jī)的兩端各安裝兩組磁場極性相對的磁環(huán)，其中安裝在定子上的大半徑磁環(huán)組，與安裝在轉(zhuǎn)子上的小半徑磁環(huán)組成一對，使其形成對面極性相同，再在電機(jī)的另外一端一對場的方式安裝一對相同的磁環(huán)組。這樣每兩個磁環(huán)之間都會產(chǎn)生一個斜角力F，其分力Fl對
轉(zhuǎn)子實現(xiàn)軸向穩(wěn)定，其分力F2對轉(zhuǎn)子實現(xiàn)徑向穩(wěn)定。使用兩組磁環(huán)從兩端進(jìn)行相對擠壓(也可以磁極相反，使其相吸)，就能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)子被穩(wěn)定的懸浮在中間。使其能夠承載更多的徑向載荷。再在外側(cè)安裝兩對整磁環(huán)，可以提高轉(zhuǎn)子的軸向
載荷c
實驗證明兩個極性相同的軸向充磁磁環(huán)其兩端表面之間的張力最大。所以我們根據(jù)這個特性結(jié)合力學(xué)中合力與分力的原理，設(shè)計出完全利用軸向充磁磁環(huán)兩端表面張力，使固定在電機(jī)轉(zhuǎn)子上的磁環(huán)受到均衡向心力(或離心力)懸浮起來，帶動電機(jī)轉(zhuǎn)子實現(xiàn)全磁懸浮。
另外轉(zhuǎn)子上安裝有抗震機(jī)械軸承，在定子上安裝有限位套，使得軸承外側(cè)與限位套之間不接觸，但是它們之間的間距小于磁環(huán)之間的間距。當(dāng)電機(jī)在受到J震動時，機(jī)械軸承首先與限為套接觸，防止轉(zhuǎn)子磁環(huán)與定子之間撞擊，這樣就使電機(jī)具有抗震性。限位套和軸承的安裝位置可以互換，該機(jī)械軸承還可以更換為其它能夠潤滑轉(zhuǎn)動的裝置。
本發(fā)明的磁懸浮配件還可以獨立成為磁懸浮軸承，并且可以進(jìn)行增強(qiáng)和簡化，使軸承的使用范圍更加廣泛。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。 圖l是本發(fā)明的磁懸浮電機(jī)的徑向剖面構(gòu)造圖。 圖2是本發(fā)明的簡化磁懸浮電機(jī)的徑向剖面構(gòu)造圖。 圖3是本發(fā)明的可承載較大軸向壓力磁懸浮電機(jī)的徑向剖面構(gòu)造圖。 圖4是本發(fā)明的磁懸浮軸承的徑向剖面構(gòu)造圖。
圖5是本發(fā)明的適用于水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的磁懸浮軸承的徑向剖面構(gòu)造圖。
圖6是本發(fā)明的簡化磁懸浮軸承的徑向剖面構(gòu)造圖。
圖7是本發(fā)明的徑向抗偏心磁懸浮軸承的徑向剖面構(gòu)造圖。
圖l中.轉(zhuǎn)子主軸l,端蓋2，外殼3，固定在轉(zhuǎn)子上的大磁環(huán)4，固定在定子上 的大磁環(huán)5，固定在轉(zhuǎn)子上的磁環(huán)組6，固定在定子上的磁環(huán)組7，電機(jī)轉(zhuǎn)子磁體8， 電機(jī)定子繞組9，機(jī)械軸承IO,限位套ll。
上下兩個固定在轉(zhuǎn)子主軸1上的大磁環(huán)4和上下兩個固定在定子外殼3上的大 磁環(huán)5相互擠壓，產(chǎn)生兩個合力F-,這樣兩個分力F-l就可以上下平衡，就可以實 現(xiàn)對轉(zhuǎn)子主軸l的軸向懸浮，固定在定子外殼3上的磁環(huán)組7對固定在轉(zhuǎn)子主軸1 上的磁環(huán)組6產(chǎn)生一個斜方向合力F,其向軸心方向的分力為F2，轉(zhuǎn)子主軸l通過 向心力F2實現(xiàn)徑向懸浮。這樣轉(zhuǎn)子主軸l就實現(xiàn)了全磁懸浮。機(jī)械軸承10與限位 套ll配合實現(xiàn)機(jī)械抗震。
圖2是本發(fā)明的簡化磁懸浮電機(jī)的徑向剖面構(gòu)造圖，其與圖1的區(qū)別就是省去 了上下兩對固定在轉(zhuǎn)子上和固定在定子上的大磁環(huán)，其余結(jié)構(gòu)與圖一完全相同。
圖3是本發(fā)明的可承載較大軸向壓力磁懸浮電機(jī)的徑向剖面構(gòu)造圖。其與圖2 的不同之處就在于圖3在其中的轉(zhuǎn)子主軸1一端安裝了軸向頂推的圓形磁塊10,與 固定在端蓋上的軸向頂推的圓形磁塊ll實現(xiàn)軸向頂推。使轉(zhuǎn)子主軸l能夠承載較 大的軸向壓力。
圖4是在圖1的基礎(chǔ)上簡化形成的磁懸浮軸承的徑向剖面構(gòu)造圖。其中上下兩 個固定在定子殼4上的大磁環(huán)6和上下兩個固定在轉(zhuǎn)子殼1上的大磁環(huán)7主要實現(xiàn) 對轉(zhuǎn)子殼的軸向懸??；上下兩組固定在定子殼4上的磁環(huán)組8與上下兩組固定在轉(zhuǎn) 子殼1上的磁環(huán)組9進(jìn)行相互擠壓，產(chǎn)生合力F，其中向心分力F2可以實現(xiàn)對轉(zhuǎn)子 殼l的徑向懸浮。這樣轉(zhuǎn)子殼l就實現(xiàn)了全懸浮并且能夠承受較大的軸向壓力。
圖5是本發(fā)明的適用于立式水輪機(jī)轉(zhuǎn)子，具有超大軸向承載力磁懸浮軸承。 該軸承只能立式安裝，其全磁懸浮原理與圖4完全相同，在軸承轉(zhuǎn)子殼l的底部安 裝了一個圓形磁塊9，與固定在端蓋上的圓形磁塊10實現(xiàn)相互頂推，以支撐大型 水輪機(jī)轉(zhuǎn)子的重量。該軸承可以采用分體安裝的方式組裝上去。該軸承還適應(yīng)旋 轉(zhuǎn)門等需要承載超大軸向力的設(shè)備。圖6是本發(fā)明的簡化磁懸浮軸承的徑向剖面構(gòu)造圖。其中上下兩個固定在轉(zhuǎn)子殼1上的磁環(huán)5對一個固定在定子殼2上中心磁環(huán)6進(jìn)行相互擠壓，產(chǎn)生合力F,其中分力F1實現(xiàn)對轉(zhuǎn)子殼1的軸向懸浮，分力F2實現(xiàn)對轉(zhuǎn)子殼1的徑向磁懸浮。機(jī)械軸承4和限位套3實現(xiàn)機(jī)械抗震。
圖7是本發(fā)明的徑向抗偏心磁懸浮軸承的徑向剖面構(gòu)造圖。其中中心磁環(huán)6固定在轉(zhuǎn)子殼l上，兩個倒向擠壓磁環(huán)5固定在定子殼2上，這兩個磁環(huán)對轉(zhuǎn)子中心磁環(huán)6進(jìn)行擠壓，使其懸浮在軸承的中間。另外在兩個側(cè)向擠壓磁環(huán)5的上部安裝兩個牽拉磁塊7，對中心磁環(huán)進(jìn)行牽拉，產(chǎn)生兩個相等的力FI和F2，其對磁環(huán)6的合力F為一個向上的力，用于抵消軸承載荷的重力。其它裝置不變。這樣該軸承就可以實現(xiàn)臥式徑向抗偏心磁懸浮軸承。該原理利用在電機(jī)上就形成臥式徑向抗偏心磁懸浮電機(jī)。
在以上實施例中的限位軸承及軸套可以根據(jù)實際情況進(jìn)行刪減或變形。只要能夠滿足用戶對磁懸浮的需要，甚至可以去除。成為沒有機(jī)械抗震功能的磁懸浮電機(jī)或軸承。
在以上實施例中，磁環(huán)的固定位置可以任意對調(diào)。磁環(huán)組的組合方式也可以任意排列組合,每一組磁環(huán)之間的間隙可以任意調(diào)整,磁環(huán)的數(shù)量可以任意增減。另外配對相斥磁環(huán)組合的數(shù)量也可以任意增減。無論是使用磁環(huán)組的向心力還是離心力，磁環(huán)之間是相吸還是相斥，只要能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)子被軸向充磁磁環(huán)的均衡磁場力懸浮在中間，即為本發(fā)明實施方案。
除以上實施例外，本發(fā)明還有其他實施方式。凡采用等同替換、等效變形形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種永磁抗震磁懸浮軸承電機(jī)，主要包括轉(zhuǎn)子主軸、端蓋、外殼、兩個固定在轉(zhuǎn)子上的大磁環(huán)和兩個固定在定子上的大磁環(huán)配對，兩個固定在轉(zhuǎn)子上的磁環(huán)組和兩個固定在定子上的磁環(huán)組配，電機(jī)轉(zhuǎn)子，電機(jī)定子繞組，機(jī)械軸承、限位套等結(jié)構(gòu)。其特征是在電機(jī)兩端最外側(cè)各有一對有相斥大磁環(huán)，其產(chǎn)生的分力F-1主要承受轉(zhuǎn)子的軸向載荷；其內(nèi)側(cè)的兩對相斥磁環(huán)組產(chǎn)生的向心分力F2主要承受轉(zhuǎn)子的徑向載荷。機(jī)械軸承和限位套之間的軸向徑向間距均小于磁環(huán)之間的間距，組成抗震結(jié)構(gòu)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的永磁抗震磁懸浮軸承電機(jī)，其特征是磁環(huán)全部是軸向 充磁磁環(huán)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的永磁抗震磁懸浮軸承電機(jī)，其特征是磁環(huán)的對數(shù)(兩 個相斥磁環(huán)為一對)可以任意增減，磁環(huán)組中環(huán)的數(shù)量、排列方式以及環(huán)之間的 間隙可以任意調(diào)整。磁環(huán)之間均衡力既可以均衡相斥，也可以均衡相吸。.既可以 是向心力，也可以是離心力。在一對磁環(huán)中，其中的一個磁環(huán)也可以由對稱磁塊 替代。.
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的永磁抗震磁懸浮軸承電機(jī)，其特征是去掉電機(jī)部分， 其余部分不變，該裝置就是一個永磁抗震磁懸浮軸承。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的抗震磁懸浮軸承，其特征是在立式安放時，在其一端 安裝一對極性相對的圓形磁塊，使其產(chǎn)生相斥力，就可以承載較大的軸向壓力。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的抗震磁懸浮軸承，其特征是在臥式安放時，利用兩個 牽拉磁塊對轉(zhuǎn)子上的磁環(huán)進(jìn)行對稱牽拉，就可以產(chǎn)生向上的合力F，可以承載較大 的轉(zhuǎn)子徑向載荷，其它結(jié)構(gòu)不變，就成為一種臥式徑向抗偏心軸承。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的永磁抗震磁懸浮軸承電機(jī)，其特征是機(jī)械軸承和限位 套的安裝位置可以任意調(diào)換，也可以去除。
全文摘要
本發(fā)明是一種具有抗震功能的磁懸浮軸承電機(jī)，該電機(jī)利用固定在定子上的大磁環(huán)對固定在轉(zhuǎn)子上的小半徑磁環(huán)進(jìn)行對稱擠壓，使其產(chǎn)生斜方向合力，利用其向心分力實現(xiàn)轉(zhuǎn)子徑向磁懸浮，利用其軸向分力實現(xiàn)轉(zhuǎn)子軸向磁懸浮，同時還具有較好的抗震性。本電機(jī)的磁懸浮配件還可以獨立成為磁懸浮軸承。
文檔編號F16C32/04GK101521432SQ200810020729
公開日2009年9月2日 申請日期2008年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月25日
發(fā)明者卓向東 申請人:卓向東