功能的磁力軸承之間均可互換使用(圖1、7所示)或疊加使用，相斥型徑軸向磁懸浮軸承和軸向吸引型徑向磁懸浮軸承的位置亦可對調(diào)互換(圖4、9所示)；所述的單自由度磁懸浮轉(zhuǎn)子支撐系統(tǒng)當中磁力定心軸承亦可視為軸向吸引型徑向磁懸浮軸承；而電機亦被視為現(xiàn)有技術(shù)的磁阻型徑向吸引型軸向磁懸浮軸承；所述的單自由度磁懸浮轉(zhuǎn)子支撐系統(tǒng)當中，在至少一個所述軸向吸引型徑向磁懸浮軸承的定轉(zhuǎn)子磁極極面上設(shè)有非導(dǎo)磁的防粘死隔離片(圖4、10所示)ο2.按照權(quán)利要求1所述的單自由度磁懸浮轉(zhuǎn)子支撐系統(tǒng)，還在于:位于當中氣隙兩側(cè)的環(huán)形永磁體的數(shù)量可以是一個(圖1)、兩個(圖1-4、6-8、10、11)或三個(圖9)，當采用多個磁體組合時，各磁體之間都是緊密套裝在一起并使相鄰磁體保持等高和保持相鄰磁體內(nèi)部磁通在閉合回路當中的順暢一致性；所述轉(zhuǎn)子基盤和定子基盤采用非導(dǎo)磁材料制作。3.按照權(quán)利要求1所述的單自由度磁懸浮轉(zhuǎn)子支撐系統(tǒng)，還在于:在所述立軸外圍定子殼體上部或下部或上下部無輸出軸一端的端蓋(116、132、133、121、124、134、135、)中心部位設(shè)置有軸向向外延伸的筒形延長部(140-149、130)，所述立軸的軸端端面與設(shè)置在筒形延長部內(nèi)部的定子部圓柱體(191-194，182、186、189)的內(nèi)端面通過氣隙形成軸向相對并通過鑲嵌在立軸軸端中心孔內(nèi)且被軸向充磁的實心圓柱形永磁體(圖4-6)或環(huán)形永磁體或由一個實心永磁體和一個環(huán)形永磁體緊密套裝在一起構(gòu)成的復(fù)合永磁體(圖10、12)與氣隙對側(cè)定子部圓柱體中心部位上相同結(jié)構(gòu)和數(shù)量的永磁體彼此正對和相互吸引，從而構(gòu)成了單自由度磁懸浮轉(zhuǎn)子支撐系統(tǒng)廣泛應(yīng)用的永磁型磁力定心軸承(圖4、5、6、10、12、14、15)，在所述永磁型磁力定心軸承當中的定子部圓柱體可以采用軸向氣隙可調(diào)型(圖4、5、6、10、12、14)，也可以采用氣隙固定式(圖15)結(jié)構(gòu)，但氣隙固定式結(jié)構(gòu)，只限于在立軸上下兩端均無輸出軸的情況下使用；在所述的復(fù)合永磁體當中，徑向相鄰永磁體的內(nèi)部磁通互為相反和體積相等；所述定子部圓柱體的軸向位氣隙調(diào)節(jié)，可以通過定子部圓柱體下部設(shè)置的外螺紋與筒形延長部內(nèi)壁上的內(nèi)螺紋配合(圖10、12、14)實現(xiàn)，也可以通過定子部圓柱體上的球頭連接桿(153)與筒形延長部端蓋中心孔之見的螺旋配合實現(xiàn)，還可以通過固定在定子部圓柱體上的尾桿(150-152)與筒形延長部端蓋中心孔之間的絲杠連接方式(圖5、6)實現(xiàn)；這種永磁型磁力定心軸承適用于各種單自由度磁懸浮轉(zhuǎn)子支撐系統(tǒng)使用。4.按照權(quán)利要求1和3所述的單自由度磁懸浮轉(zhuǎn)子支撐系統(tǒng)，還在于:所述磁力定心軸承是電磁吸引型磁力定心軸承(圖8、13)，它是將一個圓環(huán)形電磁鐵線圈套裝在筒形延長部端蓋的中心芯柱(136、137)上，所述中心芯柱通過軸向氣隙與立軸的上端部相對應(yīng)，所述中心芯柱的磁極面可以是平面(圖13)、錐形(圖8)或截錐形極面，所述立軸的端部可以是和所述的中心芯柱的磁極面形成面對面(圖13)的形式，也可以是錐形極對平面的形式，還可以是錐形極對錐形極(圖8)的形式；所述電磁吸引型磁力定心軸承通過調(diào)整電流的大小實現(xiàn)對軸向工作氣隙的厚度調(diào)節(jié)；這種電磁吸引型磁力定心軸承適用于各種單自由度磁懸浮轉(zhuǎn)子支撐系統(tǒng)使用。5.按照權(quán)利要求1和3所述的單自由度磁懸浮轉(zhuǎn)子支撐系統(tǒng)，還在于:所述永磁型磁力定心軸承當中的定子部圓柱體是空心圓柱體(圖14)，所述空心圓柱體有被軸向充磁的實心圓柱形永磁體(154)，所述空心圓柱體下部帶有外螺紋，所述外螺紋與筒形延長部內(nèi)壁上的內(nèi)螺紋配合實現(xiàn)固定與氣隙的調(diào)節(jié)。6.按照權(quán)利要求1和3所述的單自由度磁懸浮轉(zhuǎn)子支撐系統(tǒng)，還在于:所述定子部圓柱體被一個軸向充磁的實心圓柱形永磁體所替代，實心圓柱形永磁體被筒形延長部下部的肩臺和上端部的端蓋所固定，所述實心圓柱形永磁體與立軸端部之間的氣隙是固定的(圖15)。7.按照權(quán)利要求1所述的單自由度磁懸浮轉(zhuǎn)子支撐系統(tǒng)，還在于:當預(yù)應(yīng)力磁懸浮復(fù)合軸承的定轉(zhuǎn)子基盤采用非導(dǎo)磁材料制造時，還可以在相斥型徑軸向磁懸浮軸承的定轉(zhuǎn)子部環(huán)形永磁體背離內(nèi)外磁環(huán)徑向重疊交叉的端部位置上，各設(shè)置一個內(nèi)法蘭式的導(dǎo)磁磁軛(157、158)和一個外法蘭式的導(dǎo)磁磁軛(159、160)并使兩個導(dǎo)磁磁軛(157和159,160和158)的軸向延伸壁順著相斥型徑軸向磁懸浮軸承內(nèi)外磁環(huán)之間的氣隙走向形成軸向相對(圖 9)。8.按照權(quán)利要求1所述的單自由度磁懸浮轉(zhuǎn)子支撐系統(tǒng)，還在于:所述立軸與立軸外圍的定子殼體的端蓋之間還可以設(shè)置機械保護軸承，所述機械保護軸承與立軸之間采用滑動副配合。9.按照權(quán)利要求1所述的單自由度磁懸浮轉(zhuǎn)子支撐系統(tǒng)，其特征是:所述立軸上部的預(yù)應(yīng)力磁懸浮復(fù)合軸承(35)當中的相斥型徑軸向磁懸浮軸承(56)的定子部環(huán)形永磁體和軸向吸引型徑向磁懸浮軸承的定子部永磁體設(shè)置在同一個帶有筒形延長部(145)的電主軸的上部端蓋(134)上，所述軸向吸引型徑向磁懸浮軸承由所述立軸上端中心孔內(nèi)的實心圓柱體永磁體或復(fù)合永磁體通過軸向氣隙所對應(yīng)在所述筒形延長部(145)端部定子部圓柱體(182)中心孔內(nèi)的實心圓柱體永磁體或復(fù)合永磁體所構(gòu)成的永磁型磁力定心軸承(圖10)所替代；所述相斥型徑軸向磁懸浮軸承的轉(zhuǎn)子部環(huán)形永磁體設(shè)置在立軸(10)外偵牝所述永磁型磁力定心軸承也可以由電磁吸引型磁力定心軸承(圖8、13)所替代；所述立軸上部的相斥型徑軸向磁懸浮軸承(56)也可以被現(xiàn)有全永磁的徑向吸引型軸向磁懸浮軸承所替代。10.一種單自由度磁懸浮轉(zhuǎn)子支撐系統(tǒng)，由電機定、轉(zhuǎn)子鐵心(207)外殼(206)電機主軸(199)和設(shè)置在電機主軸上部位置上的軸向吸引型徑向磁懸浮軸承與電機主軸下部位置上的預(yù)應(yīng)力磁懸浮復(fù)合軸承所構(gòu)成【圖17】，所述預(yù)應(yīng)力磁懸浮復(fù)合軸承由上下磁環(huán)通過軸向氣隙相互吸引構(gòu)成的徑向磁懸浮軸承和以同心圓徑向排列的相斥型徑軸向磁懸浮軸承(211)所組成，所述相斥型徑軸向磁懸浮軸承當中的內(nèi)、外磁環(huán)通過徑向氣隙保持軸向錯位，所述內(nèi)、外磁環(huán)等高和內(nèi)部磁通方向相同，從而構(gòu)成相互排斥；所述主軸下部預(yù)應(yīng)力磁懸浮復(fù)合軸承當中的徑向磁懸浮軸承的定子部磁環(huán)和相斥型徑軸向磁懸浮軸承當中的定子部磁環(huán)設(shè)置在同一個定子基盤上，所述定子基盤與機殼固連；所述主軸下部預(yù)應(yīng)力磁懸浮復(fù)合軸承當中的徑向磁懸浮軸承的轉(zhuǎn)子部磁環(huán)和相斥型徑軸向磁懸浮軸承當中的轉(zhuǎn)子部磁環(huán)共同設(shè)置在同一個轉(zhuǎn)子基盤(209)上，所述轉(zhuǎn)子基盤與主軸固連；所述主軸上部的軸向吸引型徑向磁懸浮軸承由兩個以同心圓徑向并列在電機端蓋(202)上的電磁鐵初級鐵心部通過軸向氣隙與固定在主軸上的電磁鐵轉(zhuǎn)子部銜鐵(200)所構(gòu)成，所述電磁鐵初級鐵心部由兩個電磁線圈分別設(shè)置在兩個同心圓軸向口環(huán)形凹槽而成并使兩個電磁線圈的電流方向互為相反；所述電磁鐵的轉(zhuǎn)子部銜鐵上設(shè)有兩個與電磁鐵初級鐵心部軸向口環(huán)形凹槽對稱的淺槽型軸向口環(huán)形凹槽并通過軸向氣隙相互對正；在所述主軸上部電機端蓋(202)的中心部位上，也可以設(shè)置筒形延長部，并在筒形延長部(204)內(nèi)設(shè)置磁力定心軸承或電機主軸的軸向位置檢測器(203)以便實現(xiàn)對主軸軸向位置的反饋控制，所述主軸的上下端與電機的上下端蓋之間還設(shè)有滑動副配合的機械保護軸承(212、213)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種單自由度磁懸浮轉(zhuǎn)子支撐系統(tǒng)，它是由設(shè)置在電機主軸上部的徑向磁懸浮軸承與電機主軸下部的預(yù)應(yīng)力磁懸浮復(fù)合軸承所構(gòu)成，所述主軸下部預(yù)應(yīng)力磁懸浮復(fù)合軸承當中的徑向磁懸浮軸承的定子部磁環(huán)和相斥型徑軸向磁懸浮軸承當中的定子部磁環(huán)設(shè)置在同一個定子基盤上，所述定子基盤與機殼固連；所述主軸下部預(yù)應(yīng)力磁懸浮復(fù)合軸承當中的徑向磁懸浮軸承的轉(zhuǎn)子部磁環(huán)和相斥型徑軸向磁懸浮軸承當中的轉(zhuǎn)子部磁環(huán)共同設(shè)置在轉(zhuǎn)子基盤(209)上，所述轉(zhuǎn)子基盤與主軸固連；所述主軸的上下端與電機的上下端蓋之間還設(shè)有滑動副配合的機械保護軸承(212、213)。
【IPC分類】F16C32/04
【公開號】CN105257698
【申請?zhí)枴緾N201410342683
【發(fā)明人】張玉寶
【申請人】張玉寶
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2014年7月14日...