[发明专利]一种单自由度磁悬浮转子支撑系统与磁力定心轴承

说明书

技术领域：

本发明涉及一种单自由度磁悬浮转子支撑系统和适用于单自由度磁悬浮转子支撑系统使用的磁力定心轴承。

背景技术：

本发明是对提高磁悬浮转子轴定心旋转精度的新结构和新方法。

发明内容：

1、一种单自由度磁悬浮转子支撑系统，适用于磁悬浮平台、电主轴、分子泵、风力发电机等具有转子立轴的装置使用；它是将两个预应力磁悬浮复合轴承(16-37)分别设置在所述立轴的上下近端部的位置上，所述预应力磁悬浮复合轴承是指：由一个相斥型径轴向磁悬浮轴承和一个轴向吸引型径向磁悬浮轴承以同心圆内外径向排列(图1-9、11、16所示)或径向错位排列(如图10所示)的方式所形成的复合磁悬浮轴承结构；在同一个预应力磁悬浮复合轴承当中，相斥型径轴向磁悬浮轴承上的转子部环形永磁体(81)和轴向吸引型径向磁悬浮轴承的转子部环形永磁体(82、83)共同设置在同一个转子基盘(84-105)上，所述转子基盘与所述立轴固连；相斥型径轴向磁悬浮轴承的定子部环形永磁体(107)或圆环形电磁铁线圈(108、109)和所述轴向吸引型径向磁悬浮轴承的定子部环形永磁体(110、111)设置在同一个定子基盘(112-131)上，也可以将相斥型径轴向磁悬浮轴承的定子部环形永磁体和圆环形电磁铁线圈设置在立轴外围壳体的内壁(图2、6、7所示)上；为了节省材料，部分定子基盘还可以和立轴外围固定装置上的端盖(112、115、116、124、126、135、134、122、202、132、133、121)进行复合，从而成为复合定子基盘，所述定子基盘和复合定子基盘与所述立轴外围的定子壳体固连；所述轴向吸引型径向磁悬浮轴承的定转子部环形永磁体通过气隙轴向相对并使轴向所对应的环形永磁体数量相等和相互吸引以及具有相同规格的内外径；所述相斥型径轴向磁悬浮轴承当中的定转子部环形永磁体的内部磁通方向相互一致并通过气隙形成磁体间的部分径向重叠交叉以及使气隙两侧磁体等高和具有相同的体积；当气隙一侧使用的磁场源是圆环形电磁铁线圈(5051)时，则要求该圆环形电磁铁线圈与气隙对侧的转子部环形永磁体等高；在同一个预应力磁悬浮复合轴承当中，所述相斥型径轴向磁悬浮轴承的转子部所受推力和所述轴向吸引型径向磁悬浮轴承转子部所受的拉力相反；对于所述立轴上下部的两个预应力磁悬浮复合轴承当中的轴向吸引型径向磁悬浮轴承来说，两者对系统转子部产生的拉力是一致的；所述预应力磁悬浮复合轴承使用的环形永磁体均采用轴向充磁；所述预应力磁悬浮复合轴承当中的定子基盘和转子基盘以及定转子基盘上设置的各环形永磁体均与立轴保持同心并使立轴非接触地穿过端盖和复合定子基盘上的中心孔；在所述的单自由度磁悬浮转子支撑系统当中，具有相同功能的磁力轴承之间均可互换使用(图1、7所示)或叠加使用，相斥型径轴向磁悬浮轴承和轴向吸引型径向磁悬浮轴承的位置亦可对调互换(图4、9所示)；所述的单自由度磁悬浮转子支撑系统当中磁力定心轴承亦可视为轴向吸引型径向磁悬浮轴承；而电机亦被视为现有技术的磁阻型径向吸引型轴向磁悬浮轴承；所述的单自由度磁悬浮转子支撑系统当中，在至少一个所述轴向吸引型径向磁悬浮轴承的定转子磁极极面上设有非导磁的防粘死隔离片(图4、10所示)；

在本发明当中，位于当中气隙两侧的环形永磁体的数量可以是一个(图1)、两个(图1-4、6-8、10、11)或三个(图9)，当采用多个磁体组合时，各磁体之间都是紧密套装在一起并使相邻磁体保持等高和保持相邻磁体内部磁通在闭合回路当中的顺畅一致性；所述转子基盘和定子基盘采用非导磁材料制作。