[发明专利]大功率空气悬浮永磁高速电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种大功率的高速电机，还涉及应用于该电机的永磁转子和空气悬浮轴承。 

背景技术

高速电机通常是指转速超过10000r/min的电动机，由于转速很高，高速电机通常作为原动机与执行机构直接连接，省却了复杂的中间变速机构，传动效率高，噪音小；同时由于转速高，电机的功率密度较高，可有效节约材料，方便安装。 

高速电机是高速加工的关键技术，广泛用于钻、铣、磨等加工机床上，通常称之为电主轴，不仅可获得更大的生产率，而且还可获得很高的加工质量，并可降低生产成本。目前我国数控机床用电主轴大部分为进口，国内生产的电主轴普通采用滚珠轴承作为支撑。由于转速高，滚珠轴承磨损快，寿命短，使用的油雾润滑污染较大。随着新能源技术的发展和低碳环保的需求，高速电机在离心压缩机、分布式能源、混合动力汽车等领域拥有较大的发展前景，而作为机床加工用的高速电机其功率普遍较低，并不能满足这些应用的需求。 

发明内容

本发明的目的是解决上述问题，提供一种带有空气轴承、使用永磁转子的大功率高速电机。 

本发明的一种大功率空气悬浮永磁高速电机，包括：永磁同步电机转子，驱动永磁同步电机转子旋转的电机定子，悬浮支撑永磁同步电机转子的前径向空气轴承、后径向空气轴承和轴向止推空气轴承，和包围电机定子、空气轴承及永磁同步电机转子的电机壳体。 

本发明的优点在于： 

系统结构简单、功率密度大、整机效率高、环保，其具体表述如下。 

(1)使用了先进的永磁同步电机转子而非普通转子，降低了损耗，可以提高整机效率； 

(2)使用永磁同步电机转子使得磁场强度更大，且转子尺寸更小，故而可以适用于更高的转速，磁场强度和转速的同步提高可以大大提高电机的功率； 

(3)使用永磁同步电机转子，可以通过变频电源直接驱动，实现电机的软启动以及变频调速功能，可减弱机器启动时对电网的冲击； 

(4)用前述空气轴承代替了普通的滚子轴承，空气轴承处于永磁同步电机转子和电机壳体之间，通过形成高压气膜隔绝永磁同步电机转子和轴承间的物理接触，可以使永磁同步电机转子无摩擦转动，能极大程度地提高电机转子的转速，实现高速旋转，可以提高整机效率，同时增加机器的使用寿命； 

(5)用空气轴承代替普通的滚子轴承后，省却了复杂笨重的滑油系统，减轻系统重量，并免除了滑油泄露的可能，可用于医药行业等高洁净无污染的应用。 

附图说明

图1是本发明的一种大功率空气悬浮永磁高速电机的结构示意图； 

图2是本发明执行机构为叶轮时的结构示意图； 

图3是本发明永磁同步电机转子、空气轴承、止推盘的结构示意图； 

图中： 

1-永磁同步电机转子；2-电机定子；3-前径向空气轴承；4-后径向空气轴承；5-轴向止推空气轴承；6-电机壳体；7-反撬螺母；8-执行机构；9-止推盘。 

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。 

本发明是一种大功率空气悬浮永磁高速电机，如图1所示，包括：永磁同步电机转子1，驱动永磁同步电机转子1旋转的电机定子2，悬浮支撑永磁同步电机转子1的前径向空气轴承3、后径向空气轴承4和轴向止推空气轴承5，和包围电机定子2、三个空气轴承及永磁同步电机转子1的电机壳体6。 

永磁同步电机转子1是将磁钢镶嵌在转轴表面，然后磨削到精度，属表面插入式转子。由于使用了磁钢代替铝条或铜条，由转子永磁体励磁，其功率因数可达到或接近1.0，没有转差率，转子上无基波铁、铜耗。转子优于铝转子或铜转子。 

永磁同步电机转子1的前端和执行机构8直接相连，永磁同步电机转子1的伸出端穿过执行机构8的中心通孔，然后套上反撬螺母7将执行机构8紧压在永磁同步电机转子1的转子轴的台阶面上固定，图2是执行机构8为叶轮时的图例。执行机构8的旋转方向与反撬螺母7的旋向相反，则在旋转时，由于摩擦力的作用可使反撬螺母7进一步旋紧，起到防松的作用。