[发明专利]电磁型高温超导磁力轴承转子系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种电磁型高温超导磁力轴承转子系统，这是一种具有加载主动磁力轴承对中装置，利用高温超导材料的本质钉扎特点，将装入其内部的转子悬浮于高温超导磁力轴承中心的旋转机械机构。其关键技术涉及到高温超导材料在轴承领域的应用技术；电磁铁的生成技术及在轴承领域的应用；以及主动磁力轴承及其对中技术。同时，本发明还涉及到微型发电机技术及其电能的控制转换技术，还会涉及到电磁体的本质特征设计技术。

本发明中的主动磁力轴承可以保证转子在高速旋转时获得高精度的定位，而高温超导磁力轴承则能够使得转子的运转更加稳定可靠。本发明的另外一个特点是能耗非常小，是一种易于控制，节能，可靠，高效，环保的高精尖旋转设备。而且采用电磁体发生悬浮磁场的技术后，能极大地克服与弥补永磁型高温超导磁力轴承在安装控制方面的困难与不足。

本发明可应用于特种工程设备中。

背景技术

电磁型高温超导磁力轴承 (Electromagnetic High Temperature Superconductor Magnetic Bearing，简称EHTSMB )由电磁体(Electromagnet Magnetic )和高温超导体HTS构成，这是一种继主动磁力轴承（Active Magnetic Bearing，简称AMB），永磁偏置磁力轴承（Permanent Flxial Magnetic Bearing，简称PFMB）以及全永磁悬浮轴承（Entire Permanent Magnetic Bearing，简称EPMB）之后出现的一种非接触型支承部件。

AMB是依靠电磁铁产生的电磁力使得转子实现稳定非接触悬浮的一种支承部件。它出现于上个世纪四十年代，其关键部件是电子控制器与位移传感器。这两种部件的技术指标直接影响到了AMB的机械性能，因此一直是研究者的兴趣所在。随着AMB研究的不断深入，智能磁力轴承（Smart Magnetic Bearing，简称SMB）的构思也一直在科学家的头脑中徘徊。由于AMB具有转子位置，轴承钢度和阻尼可由控制系统确定等优点，所以在磁悬浮应用领域中，主动磁力轴承得到了最为广泛的应用，而且主动磁力轴承的研究一直是磁悬浮技术研究的重点。经过多年的努力，其设计理论和方法已经日趋成熟。AMB的缺点是体积大，价格高，结构相对复杂。

与AMB相比，永磁偏置的磁力悬浮轴承体积相对小一些，但在安装方面却有很大的难度。并且由于永磁体的存在，对环境的影响也不可忽视。另外一种磁悬浮轴承的类型是全永磁悬浮轴承，这种轴承可以获得最小的体积，最小的功耗，以及最简单的结构，但是目前还在研究中，并且安装的难度与技术指标等也都有待验证。

发明内容

本发明的目的在于针对已有技术存在的缺陷，提供一种电磁型高温超导磁力轴承转子系统，因带有主动磁力轴承对中装置，同时具有主动磁力轴承所有的特征，可应用于相关工程项目。

根据上述构思，本发明采用下述技术方案：

一种高温超导磁悬浮装置，包括2个对中装置，一个微型同轴发电机和一根转子，其特征在于所述对中装置与1个由轴向高温超导体圈和轴向电磁体圈并列组成的轴向电磁型高温超导磁力轴承，2个由径向高温超导体圈外套于径向电磁体圈组成的径向电磁型高温超导磁力轴承，以及所述微型同轴发电机，分别套装在所述转子上。所述对中装置采用主动磁力轴承；所述轴向和径向电磁型高温超导磁力轴承均采用电磁体发生悬浮磁场的方案，转子在高温超导体圈与其对应的电磁体圈的共同作用下被支承并实现悬浮，而且由所述主动磁力轴承保证其定心精度。

上述微型同轴发电机的结构为：一个电机转子电感线圈安装于所述转子上，其电机转子电感线圈与所述2个径向电磁型高温超导磁力轴承的径向电磁体圈的线圈及所述1个轴向电磁型高温超导磁力轴承的轴向电磁体圈的线圈通过一个电子控制装置实现电气连接，有一个PCB板安装于所述转子上，并于PCB板上安装所述电子控制装置。

上述轴向电磁型高温超导磁力轴承结构是：由所述轴向高温超导体圈与轴向电磁体圈并列组合而成；轴向高温超导体安装于一个轴向电磁型超导轴承壳体内，并与轴向电磁型超导轴承壳体实现无缝连接。

上述径向电磁型高温超导磁力轴承结构是：由所述径向高温超导体圈外套于径向电磁体圈套合而成；径向高温超导体圈安装于一个径向电磁型超导轴承壳体内；并与径向电磁型超导轴承壳体实现无缝连接。