CN112688484A - 一种高速磁悬浮转子 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高速磁悬浮转子，包括转轴、推力盘、磁轴承、电机转子、检测环、隔离环、保护套管，而磁轴承、电机转子、检测环、隔离环的外径一样，将高强度保护套管包覆其上，能防止离心力对电机和磁轴承叠片的损坏，同时沿轴向将轴上各部件统一打若干个通孔，将冷却介质主动通过通孔冷却电机和各磁轴承。将会起到很好的冷却效果，为了保证转轴上各部件由于高速时惯性不一致，使相互之间发生相对转动，从而使通孔错位；各部件通过若干燕尾槽固联，并通过保护套环进行约束，这也可防止由于离心力而脱圈。

Description

一种高速磁悬浮转子

技术领域

本发明涉及磁悬浮轴承领域，具体涉及一种高速磁悬浮转子。

背景技术

现有的磁悬浮转子的结构绝大多数是阶梯状结构，电机转子布置在中间部位，直径较大，两个径向磁轴承布置在电机转子两边，轴向磁轴承的推力盘位与电机旁边，其他辅助部件根据需要布置在相关部位。这种类型的转子的热量(电机和磁轴承发热)通过气隙由风扇带动的空气将其排出，对于高速转子，该方式散热效果差，已不能满足使用要求，同时由于高速产生的离心力使电机转子和磁轴承叠片的应力超过其强度极限，使电机和磁轴承叠片损坏，故不能适应高速。由于高速产生的离心力在各部件与转轴的结合处大小一样，使各部件与转轴脱离配合，从而损坏转子。

发明内容

本发明的目的是提供一种高速磁悬浮转子，用以克服现有磁悬浮转子在高速状态下散热效果差、各部件与转轴脱离配合，从而损坏转子的问题。

为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：

一种高速磁悬浮转子，包括推力盘、第一检测环、第一隔离环、第一磁轴承、转轴、第二磁轴承、电机转子、第二隔离环、第二检测环：

所述推力盘固定安装在转轴的一端，电机转子安装在转轴上，推力盘与电机转子的端部之间依次布设所述第一检测环、第一磁轴承以及第一隔离环，电机转子的另一端依次布设第二隔离环、第二磁轴承以及第二检测环，其中：

所述推力盘、第一检测环、第一磁轴承、第一隔离环、第二磁轴承、电机转子、第二隔离环、第二检测环上均分布有位置相对应的通孔，共同构成用于通过冷却介质的流道，磁悬浮转子工作时向流道中通入冷却介质，加速冷却在高速工作状态下电机转子、第一磁轴承、第二磁轴承所产生的热量。

进一步地，所述推力盘、第一检测环、第一磁轴承、第一隔离环、第二磁轴承、电机转子、第二隔离环、第二检测环同轴布设。

进一步地，所述转轴上套装有保护套环，所述第一检测环、第一磁轴承、第一隔离环、第二磁轴承、电机转子、第二隔离环、第二检测环的外径一致且均位于保护套环的内部。

进一步地，所述转轴上沿轴向加工有凹燕尾槽，对应地，在第一检测环、第一磁轴承、第一隔离环、第二磁轴承、电机转子、第二隔离环、第二检测环的中心孔中沿轴向均加工有与所述凹燕尾槽相适配的凸燕尾槽，通过凹燕尾槽和凸燕尾槽的配合，防止高速状态下各部件的惯性力不一致而产生的沿周的移位而破坏原有的装配精度，以保证各部件上所开设通孔的轴向一致性。

进一步地，所述第一磁轴承、第二磁轴承由多个硅钢片叠装构成。

进一步地，所述电机转子包括多层的硅钢叠片，在硅钢叠片的圆周上分布有多个弧形的安装槽，每个安装槽中均填充有外形与所述安装槽相适配的永磁体。

进一步地，所述推力盘的外径大于保护套的外径。

进一步地，推力盘以及第一检测环、第二检测环均采用导磁材料制成，第一隔离环、第二隔离环均采用隔磁材料制成。

与现有技术相比，本发明具有以下技术特点：

1.适合高速，转轴上的部件外径一致，统一用高强度材料的套管包覆，保证转子在很高转速下运行，防止各个部级由于高速产生了的离心力对自身材料的破坏。

3.散热效果大大改善，采用在转轴上各部件在轴径向同一位置沿轴向开若干通孔，使冷却介质从通孔中通过加速冷却因高速在电机和磁轴承产生的热量。

4.转轴上开有若干凹燕尾槽，而磁悬浮轴承、电机转子组件、隔离环、检测环在相应位置有与其配合的燕尾凸槽，通过凹凸燕尾槽的配合，防止由于高速各部件的惯性力不一致而产生的沿周的移位而破坏原有的装配精度，尤其保证了通孔的一致性，同时与保护套共同作用防止由于高速在转轴和各部件配合部位的离心力不一致产生的脱圈。

5.转子结构紧凑，便于模块设计和装配。

附图说明

图1为本发明的高速磁悬浮转子整体结构示意图；

图2为图1的轴向剖视示意图；

图3为转轴和推力盘部分的轴向剖视示意图；

图4为推力盘端面的结构示意图；

图5为转轴的径向剖视示意图；

图6为第一磁轴承的径向剖视示意图；

图7为电机转子的径向剖视示意图；

图8为第一隔离环的径向剖视示意图；

图9为第一检测环的径向剖视示意图；

图10为保护套管的径向剖视示意图。

图中标号说明：1推力盘，2第一检测环，3第一隔离环，4保护套管，5第二磁轴承，6转轴，7第一磁轴承，8电机转子，9第二隔离环，10第二检测环，11通孔，12凹燕尾槽，13硅钢叠片，14永磁体，15凸燕尾槽。

具体实施方式

本发明的结构如图1和图2所示，基本构成为：转轴6、推力盘1、磁轴承、电机转子8、检测环、隔离环、保护套管4，而磁轴承、电机转子8、检测环、隔离环的外径一样，将高强度保护套管4包覆其上，能防止离心力对电机和磁轴承叠片的损坏，同时沿轴向将轴上各部件统一打若干个通孔11，将冷却介质主动通过通孔11冷却电机各磁轴承。将会起到很好的冷却效果，为了保证转轴6上各部件由于高速时惯性不一致，使相互之间发生相对转动，从而使通孔11错位；各部件通过若干燕尾槽固联，这也可防止由于离心力而脱圈。下面结合附图和具体示例对本发明的技术方案作进一步详细说明。

参见图1至图10，本发明公开了一种高速磁悬浮转子，包括推力盘1、第一检测环2、第一隔离环3、第一磁轴承7、转轴6、第二磁轴承5、电机转子8、第二隔离环9、第二检测环10，其中：所述推力盘1固定安装在转轴6的一端，电机转子8安装在转轴6上，推力盘1与电机转子8的端部之间依次布设所述第一检测环2、第一磁轴承7以及第一隔离环3，电机转子8的另一端依次布设第二隔离环9、第二磁轴承5以及第二检测环10，所述推力盘1、第一检测环2、第一磁轴承7、第一隔离环3、第二磁轴承5、电机转子8、第二隔离环9、第二检测环10上均分布有位置相对应的通孔11，共同构成用于通过冷却介质的流道，磁悬浮转子工作时向流道中通入冷却介质，加速冷却在高速工作状态下电机转子8、第一磁轴承7、第二磁轴承5所产生的热量。

如图1所示，所述推力盘1、第一检测环2、第一磁轴承7、第一隔离环3、第二磁轴承5、电机转子8、第二隔离环9、第二检测环10同轴布设，以保证高速旋转时的稳定性。所述转轴6上套装有保护套环，所述第一检测环2、第一磁轴承7、第一隔离环3、第二磁轴承5、电机转子8、第二隔离环9、第二检测环10的外径一致且均位于保护套环的内部。

参见图4，本方案中在推力盘1的盘面上分布有若干通孔11，转轴6的轴心上有若干凹燕尾槽12，凹燕尾槽12用于装配其他组件。推力盘1外径大于保护套外径，采用高强度导磁材料制成；推力盘1和转轴6可采用一体化结构设计。推力盘1上通孔11的位置、形状、数量不作限定，根据设计确定，但与第一磁轴承7、第一隔离环3、第二磁轴承5、电机转子8、第二隔离环9、第二检测环10上的通孔11位置、形状、数量保持一致。

所述转轴6上沿轴向加工有凹燕尾槽12，对应地，在第一检测环2、第一磁轴承7、第一隔离环3、第二磁轴承5、电机转子8、第二隔离环9、第二检测环10的中心孔中沿轴向均加工有与所述凹燕尾槽12相适配的凸燕尾槽15，通过凹燕尾槽12和凸燕尾槽15的配合，防止高速状态下各部件的惯性力不一致而产生的沿周的移位而破坏原有的装配精度，以保证各部件上所开设通孔11的轴向一致性。凹燕尾槽12的长度以推力盘1右边缘起始，贯穿整个转轴6；凹燕尾槽12的位置、形状和数量不作限定，依据设计确定，但与第一检测环2、第一磁轴承7、第一隔离环3、第二磁轴承5、电机转子8、第二隔离环9、第二检测环10上的凸燕尾槽15保持数量、形状和位置上的相适配。

该磁悬浮转子具有两个径向磁轴承，为第一磁轴承7和第二磁轴承5，由很薄的硅钢片叠装构成，其截面如图6所示，叠片上沿径向开设有若干通孔11和凸燕尾槽15，凸燕尾槽15与凹燕尾槽12相互配合，使磁轴承固连在转轴6上，位置如图2所示。

参见图7，所述电机转子8包括多层的硅钢叠片13，在硅钢叠片13的圆周上分布有多个弧形的安装槽，每个安装槽中均填充有外形与所述安装槽相适配的永磁体14；在硅钢叠片13上开设通孔11和凸燕尾槽15，将电机转子8固连在转轴6上。永磁体14通过胶粘或者焊接固连到硅钢叠片13上，采用高性能永磁材料制成；硅钢叠片13上有若干通孔11以及凸燕尾槽15。

所述隔离环有两个，包括第一隔离环3和第二隔离环9，其截面如图8所示，隔离环上开设有若干通孔11和凸燕尾槽15。

所述的检测环有两个，包括第一检测环2和第二检测环10，其截面如图9所示，检测环上开设有若干通孔11和凸燕尾槽15，第一检测环2、第二检测环10均采用导磁材料制成，第一隔离环3、第二隔离环9均采用隔磁材料制成。

所述保护套管4由同一种高强度材料制成，或由不同种高强度材料复合制成，沿轴向包覆在磁轴承、电机转子8、隔离环、检测环上。

以上实施例仅用于说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行同等替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高速磁悬浮转子，其特征在于，包括推力盘(1)、第一检测环(2)、第一隔离环(3)、第一磁轴承(7)、转轴(6)、第二磁轴承(5)、电机转子(8)、第二隔离环(9)、第二检测环(10)：

所述推力盘(1)固定安装在转轴(6)的一端，电机转子(8)安装在转轴(6)上，推力盘(1)与电机转子(8)的端部之间依次布设所述第一检测环(2)、第一磁轴承(7)以及第一隔离环(3)，电机转子(8)的另一端依次布设第二隔离环(9)、第二磁轴承(5)以及第二检测环(10)，其中：

所述推力盘(1)、第一检测环(2)、第一磁轴承(7)、第一隔离环(3)、第二磁轴承(5)、电机转子(8)、第二隔离环(9)、第二检测环(10)上均分布有位置相对应的通孔(11)，共同构成用于通过冷却介质的流道，磁悬浮转子工作时向流道中通入冷却介质，加速冷却在高速工作状态下电机转子(8)、第一磁轴承(7)、第二磁轴承(5)所产生的热量。

2.根据权利要求1所述的高速磁悬浮转子，其特征在于，所述推力盘(1)、第一检测环(2)、第一磁轴承(7)、第一隔离环(3)、第二磁轴承(5)、电机转子(8)、第二隔离环(9)、第二检测环(10)同轴布设。

3.根据权利要求1所述的高速磁悬浮转子，其特征在于，所述转轴(6)上套装有保护套环，所述第一检测环(2)、第一磁轴承(7)、第一隔离环(3)、第二磁轴承(5)、电机转子(8)、第二隔离环(9)、第二检测环(10)的外径一致且均位于保护套环的内部。

4.根据权利要求1所述的高速磁悬浮转子，其特征在于，所述转轴(6)上沿轴向加工有凹燕尾槽(12)，对应地，在第一检测环(2)、第一磁轴承(7)、第一隔离环(3)、第二磁轴承(5)、电机转子(8)、第二隔离环(9)、第二检测环(10)的中心孔中沿轴向均加工有与所述凹燕尾槽(12)相适配的凸燕尾槽(15)，通过凹燕尾槽(12)和凸燕尾槽(15)的配合，防止高速状态下各部件的惯性力不一致而产生的沿周的移位而破坏原有的装配精度，以保证各部件上所开设通孔(11)的轴向一致性。

5.根据权利要求1所述的高速磁悬浮转子，其特征在于，所述第一磁轴承(7)、第二磁轴承(5)由多个硅钢片叠装构成。

6.根据权利要求1所述的高速磁悬浮转子，其特征在于，所述电机转子(8)包括多层的硅钢叠片(13)，在硅钢叠片(13)的圆周上分布有多个弧形的安装槽，每个安装槽中均填充有外形与所述安装槽相适配的永磁体(14)。

7.根据权利要求1所述的高速磁悬浮转子，其特征在于，所述推力盘(1)的外径大于保护套的外径。

8.根据权利要求1所述的高速磁悬浮转子，其特征在于，推力盘(1)以及第一检测环(2)、第二检测环(10)均采用导磁材料制成，第一隔离环(3)、第二隔离环(9)均采用隔磁材料制成。

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