CN210565771U - 一种高温超导磁悬浮轴承系统 - Google Patents

Abstract

一种高温超导磁悬浮轴承系统，包括壳体单元、转子单元和定子单元；壳体单元包括壳体、上保护轴承和下保护轴承，壳体包括定位保护基座、上保护支撑和侧壁；转子单元设于壳体内，包括旋转主轴和装配固定在主轴上的永磁转子以及永磁转子外表面的转子保护套；定子单元设于壳体内，包括超导定子和冷却超导定子的低温冷却系统，以及连接超导轴承定子与定位保护基座的定位绝热支撑件。该高温超导磁悬浮轴承系统具有高速适用性好，安全性高，使用寿命长等优点，可适用于真空、高速等复杂运行工况。

Description

一种高温超导磁悬浮轴承系统

技术领域

本实用新型涉及轴承技术领域，尤其涉及一种高温超导磁悬浮轴承系统。

背景技术

轴承是旋转机械中对旋转轴起支撑，保证其高效稳定运行的重要部件。对于运行在低温、负压、高速等极端复杂工况下的旋转机械，其轴承部件仍然面临着亟需解决的关键技术问题。

磁悬浮轴承是一种利用磁力作用支撑高速旋转的轴系，并保证转子与轴承定子间无接触的轴承。由于磁悬浮轴承具有无机械接触，摩擦系数小，而且磁力受温度影响小，无需润滑，回转精度高等优点，对于在低温真空高速等复杂工况下的运用，具有显著的独特优势。现有的磁悬浮轴承包括主动式磁悬浮轴承、永磁轴承和超导轴承三种。

主动式磁悬浮轴承利用电磁铁产生主动可控的电磁力来稳定悬浮转轴系统。最大的优势在于能够通过控制系统提供可变刚度和阻尼，承受较大的动载荷，较稳定地控制转子高速旋转，具有更好的适应性。但是主动式磁悬浮轴承的稳定性依赖复杂的控制系统，对于稳定性和控制精度有更高要求的复杂工况系统，主动式磁悬浮轴承面临可靠性要求的挑战，相应的主动式磁悬浮系统运用难度也极大提高。

永磁轴承仅由永磁体材料构成定子和转子悬浮系统的轴承。永磁轴承具有结构简单，价格便宜的优点，但永磁轴承不能达到完全自主稳定的悬浮，它至少在一个坐标上是不稳定的，因此常作为辅助承载使用。

高温超导磁悬浮轴承是依靠高温超导体的迈斯纳效应提供本征磁悬浮力，通过磁通钉扎效应保证悬浮位置的自稳定，具有无需任何外界控制，就具有自稳定悬浮特性的轴承。对于运用环境为低温系统的高温超导磁悬浮轴承，具有低温条件容易获得的优势。由于超导体热耗散过程不是瞬态过程，即使超导体低温冷源供给系统出现问题，高温超导磁悬浮轴承也不会突然失超，对于高速旋转工况运用，高温超导磁悬浮轴承具有安全性高的特点。可见高温超导磁悬浮轴承具有在低温、负压、高速等复杂工况下的旋转机械中运用的独特优势。

超导磁悬浮轴承根据功能不同主要可以分成轴向型和径向型两类。其中，轴向型超导磁悬浮轴承中定、转子的作用面一般为一个平面，其主轴方向与作用面垂直。这种结构制作简单，但是由于转子材料抗拉强度的限制，轴向型超导磁轴承不适用于高转速、大载荷应用。径向型超导磁悬浮轴承中定、转子作用面一般为一个圆柱面，其主轴方向与圆柱轴心方向相同。这种结构的特点是结构紧凑、径向尺寸小，方便通过增加轴向尺寸来提高承载能力和悬浮刚度，容易实现较大承载力和较强的磁刚度。

然而，目前，国内针对高温超导磁悬浮轴承技术的研究报道还很少，且工作主要集中在飞轮储能和超导电机等运用超导轴承的概念设计阶段，和便于观察的轴向型超导轴承演示装置上，对超导磁悬浮轴承设计，特别是适用于高速旋转的径向型超导磁悬浮轴承的研究报道更少。由于运行过程中高速运转，因此，传统的高温超导磁悬浮轴承运行过程中稳定性有待提高。

实用新型内容

鉴于此，有必要提供一种稳定性更高的高温超导磁悬浮轴承系统。

一种高温超导磁悬浮轴承系统，包括壳体单元、转子单元和定子单元；

所述壳体单元包括壳体、上保护轴承和下保护轴承，所述壳体包括定位保护基座、上保护支撑和侧壁，所述定位保护基座和所述上保护支撑相对设置，所述侧壁连接所述定位保护基座和所述上保护支撑，所述上保护轴承设于所述上保护支撑上，所述下保护轴承设于所述定位保护基座上；

所述转子单元设于所述壳体内，所述转子单元包括旋转主轴和装配固定在所述旋转主轴上的永磁转子，所述旋转主轴的两端均穿过并伸出所述的上保护轴承和下保护轴承，所述永磁转子包括轴向间隔排列设置的永磁环和聚磁环，且相邻所述永磁环相对面的磁极相同；

所述定子单元设于所述壳体内，所述定子单元包括定子和低温冷却装置，定子包括套设于所述永磁转子上的超导环和套设于所述超导环上的铜环，所述超导环和所述永磁转子之间设有间隙，所述低温冷却装置用于为所述定子提供冷量。

在一个实施例中，所述壳体单元还包括上保护轴承压盖和下保护轴承压盖，所述上保护轴承压盖和所述上保护支撑固定连接，所述上保护轴承压盖将所述上保护轴承固定于所述旋转主轴和所述上保护支撑之间，所述下保护轴承压盖和所述定位保护基座固定连接，所述下保护轴承压盖将所述下保护轴承固定于所述旋转主轴和所述定位保护基座之间。

在一个实施例中，所述转子单元还包括套设于所述永磁转子外侧的转子保护套。

在一个实施例中，所述转子保护套为不导磁材料，所述不导磁材料为碳纤维保护套。

在一个实施例中，所述永磁环的数量为至少两个，所述永磁环轴向充磁，所述聚磁环设于相邻的所述永磁环之间。

在一个实施例中，所述旋转主轴上设有定位凸台，所述永磁转子设于所述定位凸台上，所述转子单元还包括磁环轴向紧固件，所述磁环轴向紧固件套设于所述旋转主轴上，且所述磁环轴向紧固件设于所述永磁转子远离所述定位凸台的一端。

在一个实施例中，所述磁环轴向紧固件与所述旋转主轴的螺纹配合旋转方向与所述永磁转子的旋转方向相反。

在一个实施例中，所述上保护轴承与所述旋转主轴对应段间的间隙小于所述超导环与所述永磁转子间的间隙，所述下保护轴承与所述旋转主轴对应段间的间隙小于所述超导环与所述永磁转子间的间隙。

在一个实施例中，所述永磁环的材料为钕铁硼，聚磁环的材料为无取向冷轧硅钢片。

在一个实施例中，所述定子单元还包括定位绝热支撑件，所述定位绝热支撑件设于所述定子和所述定位保护基座之间。

在一个实施例中，所述低温冷却装置包括制冷机，所述制冷机的冷头和所述铜环直接接触；或

所述低温冷却装置包括低温流体冷却机构，所述低温流体冷却机构包括低温冷却腔体，所述低温冷却腔体用于储放低温流体；或

所述低温冷却装置包括低温流体冷却机构和制冷机，所述低温流体冷却机构包括低温冷却腔体，所述低温冷却腔体用于储放低温流体，所述制冷机的冷头和所述低温冷却腔体的壁面直接接触；或

所述低温冷却装置包括低温气体机构，所述低温气体机构包括紧密缠绕于所述铜环外侧的铜管，所述铜管和所述铜环之间，以及所述铜管和所述铜管之间均采用导热灌封粘接胶进行填充。

在一个实施例中，当所述低温冷却装置包括低温流体冷却机构时，所述低温冷却装置还包括进液管连接件、出气管连接件、进液管和出气管，所述进液管连接件与所述进液管的一端连通，所述进液管的另一端与所述低温冷却腔体连通，所述出气管连接件与所述出气管的一端连通，所述出气管的另一端与所述低温冷却腔体连通。

在一个实施例中，还包括电机定子和电机转子，所述电机转子固定设于所述旋转主轴上，所述电机定子套设于所述电机转子上，所述电机定子和所述电机转子之间设有间隙，所述电机转子设于所述永磁转子的一端。

在一个实施例中，还包括电机定子和电机转子，所述转子单元的数量为两个，所述定子单元的数量为两个，所述转子单元和所述定子单元一一对应，两个所述转子单元分别设于所述电机转子的两端。

上述高温超导磁悬浮轴承系统，在运行过程中，上保护轴承和下保护轴承可以限制旋转主轴在径向和竖直方向的运动，进而保护转子单元和定子单元和应用上述高温超导磁悬浮轴承系统的工况系统，提高上述高温超导磁悬浮轴承系统的运行稳定性和使用寿命。

附图说明

图1为一实施方式的高温超导磁悬浮轴承系统的结构示意图。

图2为一实施方式的永磁转子的结构示意图。

图3为一实施方式的磁环轴向紧固件的结构示意图。

图4为一实施方式的定位绝热支撑件的结构示意图。

图5为低温冷却装置包括制冷机的结构示意图。

图6为低温冷却装置包括低温流体冷却机构和制冷机的剖面结构示意图。

图7为低温冷却装置包括低温流体冷却机构和制冷机的立体结构示意图。

图8为试例1的高温超导磁悬浮轴承系统的结构示意图。

图9为试例2的高温超导磁悬浮轴承系统的结构示意图。

图10为试例3的高温超导磁悬浮轴承系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清晰，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参考图1，一实施方式的高温超导磁悬浮轴承系统，包括壳体单元、转子单元和定子单元。

壳体单元包括壳体、上保护轴承2和下保护轴承19，壳体包括定位保护基座 21、上保护支撑1和侧壁40，定位保护基座21和上保护支撑1相对设置，侧壁40 连接定位保护基座21和上保护支撑1。

转子单元设于壳体内，转子单元包括旋转主轴20和装配固定在旋转主轴20 上的永磁转子，所述旋转主轴20的两端均穿过并伸出所述的上保护轴承2和下保护轴承19。永磁转子包括轴向间隔排列设置的永磁环10和聚磁环11，且相邻永磁环10相对面的磁极相同。

定子单元设于壳体内，定子单元包括定子和低温冷却装置，定子包括套设于永磁转子上的超导环9和套设于超导环9上的铜环15，超导环9和永磁转子之间设有间隙，低温冷却装置用于为所述定子提供冷量。

上述高温超导磁悬浮轴承系统，在运行过程中，上保护轴承2和下保护轴承 19可以限制旋转主轴20在径向和竖直方向的运动，进而保护转子单元和定子单元和应用上述高温超导磁悬浮轴承系统的工况系统，提高上述高温超导磁悬浮轴承系统的运行稳定性和使用寿命。

在一个实施例中，壳体单元还包括上保护轴承压盖3和下保护轴承压盖18，上保护轴承压盖3和上保护支撑1固定连接，上保护轴承压盖3将上保护轴承2固定于旋转主轴20和上保护支撑1之间，下保护轴承压盖18和定位保护基座21固定连接，下保护轴承压盖18将下保护轴承19固定于旋转主轴20和定位保护基座21 之间。

在一个实施例中，上保护轴承2为双列上保护轴承，下保护轴承19为双列下保护轴承。

上保护轴承2与旋转主轴20对应段间的间隙小于超导环9与永磁转子间的间隙，下保护轴承19与旋转主轴20对应段间的间隙小于超导环9与永磁转子间的间隙。

其中，旋转主轴20的材料选用不导磁且机械强度高的材料，具体根据运用工况而定。

在一个实施例中，转子单元还包括套设于永磁转子外侧的转子保护套12。由于永磁环10的抗拉强度较弱，当永磁转子速度达到一定值后，永磁材料强度不够而受到破坏，特别是永磁环10表面的镀层会在永磁环10达到拉伸极限前脱落，因此，采用转子保护套12可以对永磁转子进行保护。转子保护套12选用不导磁材料。具体的，转子保护套12可以为强度较高的碳纤维保护套。转子保护套12的厚度可结合应用转速和材料强度计算得出。

请参考图2，在一个实施例中，永磁环10的数量为至少两个，永磁环10轴向充磁，聚磁环11设于相邻的永磁环10之间。永磁环10和聚磁环11套装在旋转主轴20上。永磁环10和聚磁环11内外径相同，它们组成的永磁转子与旋转主轴20 之间的微量间隙可用胶填充。装配前需要对组成永磁转子的永磁环10进行测量和筛选，选用尺寸和磁场一致性较好的永磁环10可以提升高温超导磁悬浮轴承系统的稳定性和减少旋转损耗。

在一个实施例中，永磁环10的材料为磁能积较高的钕铁硼，聚磁环11的材料为磁导率较高的无取向冷轧硅钢片。

请参考图2和图3，在一个实施例中，旋转主轴20上设有定位凸台42，永磁转子设于定位凸台42上，转子单元还包括磁环轴向紧固件6，磁环轴向紧固件6 套设于旋转主轴20上，且磁环轴向紧固件6设于永磁转子远离定位凸台42的一端。永磁转子被固定于定位凸台42和磁环轴向紧固件6之间。磁环轴向紧固件6用于克服永磁转子轴向上的抗磁力并提供一定量的预紧力，进而对永磁转子进行轴向和径向上的固定。

磁环轴向紧固件6的材料与旋转主轴20的材料相同。磁环轴向紧固件6与旋转主轴20通过螺栓配合对永磁转子施加预紧力，预紧方式是先通过推力装置给永磁转子的一轴向端面施加设定的压力，在保持此压力的情况下拧紧磁环轴向紧固件6，然后卸载推力装置，磁环轴向紧固件6即可对永磁转子施加给定的预紧力。为保证磁环轴向紧固件6不松动，采用两组磁环轴向紧固件6进行固定。

在一个实施例中，磁环轴向紧固件6与旋转主轴20的螺纹配合旋转方向与轴承转子旋转方向相反，以保证在高速旋转时不松动。高速永磁转子在运行前需要进行动平衡检测和校正工作，本实用新型所涉及的高速永磁转子，在靠近永磁转子下端的定位凸台42端面和靠近永磁转子上端的磁环轴向紧固件6上可以进行动平衡校正。

在一个实施例中，超导环9是由多块超导块材加工成瓦片形状后拼接成定子的超导环9，或者是直接使用整块中空圆柱形构成定子的超导环9。采用铜环14 固定超导环9，同时铜环14也是低温腔向超导环9传导冷源的热沉。

根据不同装配工艺和应用工况，超导环9可以直接采用铜环14给予一定的预紧力进行固定，也可以在铜环14与超导环9之间填充热导率大和热膨胀系数小的介质材料，如铟膜或灌封粘接胶，并通过铜环14进行预紧。

低温冷却装置可以有以下几种结构。

在一个实施例中，所述低温冷却装置包括制冷机，所述制冷机的冷头和所述铜环直接接触。

在另一个实施例中，所述低温冷却装置包括低温流体冷却机构，所述低温流体冷却机构包括低温冷却腔体，所述低温冷却腔体用于储放低温流体。

在又一个实施例中，所述低温冷却装置包括低温流体冷却机构和制冷机，所述低温流体冷却机构包括低温冷却腔体，所述低温冷却腔体用于储放低温流体，所述制冷机的冷头和所述低温冷却腔体的壁面直接接触。

在另一个实施例中，所述低温冷却装置包括低温气体机构，所述低温气体机构包括紧密缠绕于所述铜环外侧的铜管，所述铜管和所述铜环之间，以及所述铜管和所述铜管之间均采用导热灌封粘接胶进行填充。

当低温冷却系统包括低温流体冷却机构时，低温冷却系统还包括进液管连接件4、出气管连接件5、进液管8和出气管7。进液管连接件4与进液管8的一端连通，进液管8的另一端与低温冷却腔体41连通，出气管连接件5与出气管7的一端连通，出气管7的另一端与低温冷却腔体41连通。

在图1所示的实施例中，冷却超导环9的低温冷却系统采用液氮或者过冷液氮通过热传导冷却超导体的形式。铜环14与冷却腔上盖13、冷却腔外壁15、冷却腔下壁16焊接形成低温冷却腔体41。低温冷却腔体41的体积根据液氮消耗量和轴承工作时间进行计算设计得到。进液管8插入低温冷却腔体41中下部并焊接在冷却腔上盖13上。出气管7焊接于冷却腔上盖13的上端面，以保证低温冷却腔体41能成功储液。

在一个实施例中，进液管8和出气管7采用具有一定弹性的金属管，以便于弯曲和延长金属管，增大热传导路径，减少热传导损耗。进液管连接件4和出气管连接件5均焊接在定位保护基座21的壳体上。进液管连接件4在壳体内侧的一端连接进液管8，在壳体外侧的一端连接供液系统的管线。出气管连接件5在壳体内侧的一端连接出气管7，在壳体外侧的一端直接排空大气或者连接质量流量计进行液氮消耗量测量。

为进一步减少低温系统热量损失，进液管连接件4和出气管连接件5可采用双层真空输液管，同时在低温管线和低温冷却腔体41外表面包扎多层绝热材料。

请参考图1和图4，定子单元还包括定位绝热支撑件17，定位绝热支撑件17 设于铜环14和定位保护基座21之间。低温绝热支撑件17外表面包扎有多层绝热材料。

定位绝热支撑件17是连接定子和定位保护基座21的重要部件，首先，由于超导环9同时受到轴向力和径向力的作用，因此定位绝热支撑件17的结构设计首先要满足机械强度的要求。其次，由于高温超导磁悬浮轴承系统钉扎特性的影响，定子与永磁转子的初始位置影响着高速永磁转子的回转区域和运行安全性，因此对于高速旋转的超导轴承应用，定子与上保护轴承2、下保护轴承19和永磁转子的同轴度要求较高，定位绝热支撑件17还需要满足一定的定位要求。另外，由于定位绝热支撑件17连接着低温端的定子和常温端的定位保护基座21，两者温差在液氮温度以上，因此定位绝热支撑件17还需要满足隔绝热传递和减少漏热损耗的要求。

上述用于高速旋转的径向型高温超导磁悬浮轴承系统，低温冷却系统和低温绝热支撑件可以有不同的设计方案。对于低温冷却系统，除了采用液氮或过冷液氮通过铜环冷却超导体的方式，还可以采用制冷机冷却铜环和低温气体冷却铜环，以及制冷机和低温液体双重功能冷却铜环，进而冷却超导体的方式。

如图5所示，给出了采用制冷机冷却定子的冷却方式示意图，冷头法兰22与铜环14焊接成一整体，制冷机冷头与冷头法兰22连接，冷源通过铜环14传导至超导体9。

如图6和图7所示，给出了采用制冷机和低温液体双重功能冷却定子的冷却方式示意图，低温液体冷却腔与图1所示内容类似，但在考虑热传递的结构设计和材料选择上有一定区别，采用制冷机和低温液体双重功能冷却定子的冷却方式。其中呢，冷却腔上盖13，冷却腔外壁15，冷却腔下壁16和铜环14，冷头法兰22全为纯铜。液氮温区采用紫铜，液氦温区采用无氧铜。且相互连接的位置通过严格焊接工艺焊接为一个整体。此设计可以实现制冷机冷却和低温液体冷却或者制冷机和低温液体双重冷却的功能。此方案中冷头法兰22在低温冷却腔体41上焊接的位置和形式可以根据实际应用条件作相应变动。

采用低温气体冷却铜环14进而冷却超导环9的方式，应用范围较窄，基本上只可能在具有大制冷量的大型低温制冷系统中应用超导轴承的情况下出现。通过从大系统中引流小部分低温气体冷源冷却定子，通常为低温氦气，流过定子的低温气体又重新进入低温制冷系统进行循环制冷。低温气体冷却超导体同样采用先冷却铜环14，再通过铜环14传导冷却超导环9的方式。

可以围绕铜环14外圈设计装配和焊接相应的低温气体通道，也可以围绕铜环14外圈缠绕一定量的细铜管，低温气体从细铜管中通过并冷却铜环14进而冷却定子，缠绕的细铜管必须紧密，且需要使用导热灌封粘接胶进行填充空隙和牢固细铜管。

低温绝热支撑件17可以根据超导轴承不同应用情况和定子不同的设计方式进行相应改变，根据定位要求、绝热条件和支撑方式的不同作相应的设计。

针对上述用于高速旋转的径向型高温超导磁悬浮轴承系统，根据旋转机械应用承载性能需求和能量输入输出端位置的不同，以最优动力学性能设计为原则，列举了以下几种应用该高速超导轴承样机的试例：

试例1：

如图8所示，装置竖直布置，由下至上标注：下保护轴承19，电机定子23，电机转子24，旋转主轴20，定子25，永磁转子26，上保护轴承2，壳体27，真空阀28。电子转子24与永磁转子26均设计在同一根旋转主轴20上，下保护轴承19 置于电机下端，上保护轴承2置于超导轴承上端，电机转子24紧靠永磁转子26设计可以优化转轴的动力学性能，电机与超导轴承整机设计可以使得整体结构更加紧凑，可以减少电机给超导轴承带来的扰动干扰，增强超导轴承承载稳定性，可以提升超导轴承在高转速大承载工况下的应用。壳体27对整个应用装置起支撑、定位、密封等功能。真空阀28可用于调节整个装置的真空度，高速超导轴承更适合在真空环境中应用，一方面可以减少气体导热和对流换热对低温超导体的影响，且能减少漏热损失，同时，可以减少气体阻力和气体扰动对超导轴承的影响，增强超导轴承的高速稳定性。

试例2：

如图9所示，装置竖直布置，由下至上标注：下保护轴承19，定子25，永磁转子26，旋转主轴20，电机定子23，电机转子24，上保护轴承2，壳体27，真空阀28。电机转子24与永磁转子26均设计在同一根旋转主轴20上，下保护轴承19 至于超导轴承下端，上保护轴承2至于电机上端。电机转子24紧靠永磁转子26设计可以优化转轴的动力学性能。电机与超导轴承整机设计可以使得整体结构更加紧凑，可以减少电机给超导轴承带来的扰动干扰，增强超导轴承承载稳定性，可以提升超导轴承在高转速大承载工况下的应用。壳体27对整个应用装置起支撑、定位、密封等功能。真空阀28可用于调节整个装置的真空度，高速超导轴承更适合在真空环境中应用，一方面可以减少气体导热和对流换热对低温超导体的影响，且能减少漏热损失，同时，可以减少气体阻力和气体扰动对超导轴承的影响，增强超导轴承的高速稳定性。

试例3：

如图10所示，装置竖直布置，由下至上标注：下保护轴承19，下定子30，下永磁转子29，旋转主轴20，电机定子23，电机转子24，上定子31，上永磁转子32，上保护轴承2，壳体27，真空阀28。该设计采用上下两个径向型超导磁悬浮轴承，高速电机至于上下超导轴承之间，该设计适合大承载高转速要求的应用。电机转子24与下永磁转子29和上永磁转子32均设计在同一根旋转主轴20上，下保护轴承19至于下超导轴承下端，上保护轴承2至于上超导轴承上端，电机转子24紧靠永磁转子设计可以优化转轴的动力学性能，电机与超导轴承整机设计可以使得整体结构更加紧凑，可以减少电机给超导轴承带来的扰动干扰，增强超导轴承承载稳定性，且该设计在电机两端设置超导轴承使得旋转轴承载位置分布更加均匀，进一步减少不平衡力的影响，适合高转速大承载的超导轴承应用。壳体27对整个应用装置起支撑、定位、密封等功能。真空阀28可用于调节整个装置的真空度，高速超导轴承更适合在真空环境中应用，一方面可以减少气体导热和对流换热对低温超导体的影响，且能减少漏热损失，同时，可以减少气体阻力和气体扰动对超导轴承的影响，增强超导轴承的高速稳定性。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (14)

1.一种高温超导磁悬浮轴承系统，其特征在于，包括壳体单元、转子单元和定子单元；

所述壳体单元包括壳体、上保护轴承和下保护轴承，所述壳体包括定位保护基座、上保护支撑和侧壁，所述定位保护基座和所述上保护支撑相对设置，所述侧壁连接所述定位保护基座和所述上保护支撑，所述上保护轴承设于所述上保护支撑上，所述下保护轴承设于所述定位保护基座上；

所述转子单元设于所述壳体内，所述转子单元包括旋转主轴和装配固定在所述旋转主轴上的永磁转子，所述旋转主轴的两端均穿过并伸出所述的上保护轴承和下保护轴承，所述永磁转子包括轴向间隔排列设置的永磁环和聚磁环，且相邻所述永磁环相对面的磁极相同；

所述定子单元设于所述壳体内，所述定子单元包括定子和低温冷却装置，定子包括套设于所述永磁转子上的超导环和套设于所述超导环上的铜环，所述超导环和所述永磁转子之间设有间隙，所述低温冷却装置用于为所述定子提供冷量。

2.如权利要求1所述的高温超导磁悬浮轴承系统，其特征在于，所述壳体单元还包括上保护轴承压盖和下保护轴承压盖，所述上保护轴承压盖和所述上保护支撑固定连接，所述上保护轴承压盖将所述上保护轴承固定于所述旋转主轴和所述上保护支撑之间，所述下保护轴承压盖和所述定位保护基座固定连接，所述下保护轴承压盖将所述下保护轴承固定于所述旋转主轴和所述定位保护基座之间。

3.如权利要求1所述的高温超导磁悬浮轴承系统，其特征在于，所述转子单元还包括套设于所述永磁转子外侧的转子保护套。

4.如权利要求3所述的高温超导磁悬浮轴承系统，其特征在于，所述转子保护套为不导磁材料，所述不导磁材料为碳纤维保护套。

5.如权利要求1所述的高温超导磁悬浮轴承系统，其特征在于，所述永磁环的数量为至少两个，所述永磁环轴向充磁，所述聚磁环设于相邻的所述永磁环之间。

6.如权利要求1所述的高温超导磁悬浮轴承系统，其特征在于，所述旋转主轴上设有定位凸台，所述永磁转子设于所述定位凸台上，所述转子单元还包括磁环轴向紧固件，所述磁环轴向紧固件套设于所述旋转主轴上，且所述磁环轴向紧固件设于所述永磁转子远离所述定位凸台的一端。

7.如权利要求6所述的高温超导磁悬浮轴承系统，其特征在于，所述磁环轴向紧固件与所述旋转主轴的螺纹配合旋转方向与所述永磁转子的旋转方向相反。

8.如权利要求1所述的高温超导磁悬浮轴承系统，其特征在于，所述上保护轴承与所述旋转主轴对应段间的间隙小于所述超导环与所述永磁转子间的间隙，所述下保护轴承与所述旋转主轴对应段间的间隙小于所述超导环与所述永磁转子间的间隙。

9.如权利要求1所述的高温超导磁悬浮轴承系统，其特征在于，所述永磁环的材料为钕铁硼，聚磁环的材料为无取向冷轧硅钢片。

10.如权利要求1所述的高温超导磁悬浮轴承系统，其特征在于，所述定子单元还包括定位绝热支撑件，所述定位绝热支撑件设于所述定子和所述定位保护基座之间。

11.如权利要求1所述的高温超导磁悬浮轴承系统，其特征在于，所述低温冷却装置包括制冷机，所述制冷机的冷头和所述铜环直接接触；或

所述低温冷却装置包括低温流体冷却机构，所述低温流体冷却机构包括低温冷却腔体，所述低温冷却腔体用于储放低温流体；或

所述低温冷却装置包括低温流体冷却机构和制冷机，所述低温流体冷却机构包括低温冷却腔体，所述低温冷却腔体用于储放低温流体，所述制冷机的冷头和所述低温冷却腔体的壁面直接接触；或

所述低温冷却装置包括低温气体机构，所述低温气体机构包括紧密缠绕于所述铜环外侧的铜管，所述铜管和所述铜环之间，以及所述铜管和所述铜管之间均采用导热灌封粘接胶进行填充。

12.如权利要求11所述的高温超导磁悬浮轴承系统，其特征在于，当所述低温冷却装置包括低温流体冷却机构时，所述低温冷却装置还包括进液管连接件、出气管连接件、进液管和出气管，所述进液管连接件与所述进液管的一端连通，所述进液管的另一端与所述低温冷却腔体连通，所述出气管连接件与所述出气管的一端连通，所述出气管的另一端与所述低温冷却腔体连通。

13.如权利要求1所述的高温超导磁悬浮轴承系统，其特征在于，还包括电机定子和电机转子，所述电机转子固定设于所述旋转主轴上，所述电机定子套设于所述电机转子上，所述电机定子和所述电机转子之间设有间隙，所述电机转子设于所述永磁转子的一端。

14.如权利要求1所述的高温超导磁悬浮轴承系统，其特征在于，还包括电机定子和电机转子，所述转子单元的数量为两个，所述定子单元的数量为两个，所述转子单元和所述定子单元一一对应，两个所述转子单元分别设于所述电机转子的两端。

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