[發明專利]準磁浮混合軸承支承式轉子及該高速感應電動旋轉機械

有效

• 申請號: 200810070186.2
• 申請日: 2008-08-27
• 公開（公告）號: CN101662180A
• 公開（公告）日: 2010-03-03
• 發明（設計）人: 何君;伍懷秋;何應明
• 申請（專利權）人: 何君;伍懷秋;何應明
• 主分類號: H02K7/08
• 分類號: H02K7/08;H02K7/09;H02N15/00;F16C32/04
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• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種用于高速感應電動旋轉機械的準磁浮混合軸承支承式轉子，特別涉及用于大容量的由高速感應電動機驅動的空氣制冷機、空氣壓縮機等的轉子，其中轉子以例如不小于每分鐘數萬轉的高速旋轉。本發明也涉及包括該轉子的其它高速感應電動旋轉機械。

背景技術

大功率、高轉速的高速感應電動機(20kw，60000/min以上)設計主要有兩大技術問題要解決：一是軸承設計；二是電機高速旋轉時防止轉子產生變形而破壞。目前，對這種大功率、高轉速的電機軸承設計一般都考慮采用電磁軸承與滾動軸承混合支承的主動型磁力軸承支承方式，而僅用陶瓷球滾動軸承是無法滿足電動機大功率、高轉速的運行條件的。并且這種磁力軸承的電控和制造復雜，價格昂貴、可靠性較低，目前還不能商品化；液體滑動軸承因電機高速旋轉時的摩擦損失較大和空氣滑動軸承的承載力小等原因而受到一定程度的使用限制。本發明的永磁懸浮與滾動軸承輔助支承的準磁浮支承系統，采取軸向磁化的內外磁環多組并置作為徑向主軸承，角接觸球軸承作為徑向輔助支承，并與滑動推力軸承共同承受軸向推力。準磁浮支承系統運行穩定、可靠。

對于電機的轉子鐵心繞組結構，目前，國內外鼠籠式高速感應電動機分別采用鑄鋁籠型和銅籠型兩種。大容量、高轉速的電機轉子鐵心沖片一般都采用圓形閉口槽。由于大容量、高轉速的電機轉子鐵心繞組采用鑄鋁籠型在電機的電磁設計上有一定的難度，以及鋁籠澆鑄的質量控制和材質不易保證等原因，電機的電氣性能參數得不到保證和運行可靠性受到影響。

世界著名的瑞士IBAG公司的高速三相異步電動機的轉子鐵心繞組有分別采用銅籠型和鑄鋁籠型的，目前已普遍采用銅籠型。據了解，國外的銅籠型制造工藝有采用真空融化焊接銅粉形成銅條，類似于粉末冶金高溫燒結工藝，這樣可以保證銅條和鐵心槽道的貼合度，但工藝復雜、成本太高且技術不太成熟。

另一種工藝是，銅籠型轉子鐵心繞組的端環和導條聯接采用焊接方式，但由此而導致的是焊接后的端環和導條端部材料變軟，無法抵抗材料超高速旋轉產生的離心力作用而破壞，一般都要在端環上加保護套，但由此又會引起端環的散熱條件惡化。

本發明的高速感應電動旋轉機械的轉子鐵心繞組采取冷鉚聯接，端環部分具有足夠的抗拉強度，在保證電動機磁學特性的前提下，克服了轉子高速旋轉時導條對鐵心輪緣和端環輪緣的離心力破壞作用，保證了電機可靠運行。

本發明的目的，是提供一種用于高速感應電動旋轉機械的準磁浮混合軸承支承式轉子和包括該轉子的高速感應電動旋轉機械。

發明內容

發明采取的技術方案是一種用于高速感應電動旋轉機械的準磁浮混合軸承支承式轉子，包括：永磁懸浮與滾動軸承輔助支承的準磁浮支承系統、轉子鐵心繞組和轉軸。準磁浮支承系統包括：永磁徑向軸承、角接觸球軸承和滑動推力軸承。

永磁徑向軸承采取軸向磁化的內外磁環多組并置作為主支承，角接觸球軸承作為徑向輔助支承，并與滑動推力軸承共同承受軸向推力。滑動推力軸承上帶有冷卻滾動軸承的風扇葉片，轉軸上的構件采取過盈等方式連接。

本發明的有益效果是高速感應電動旋轉機械的轉子圓周線速度可以達到200m/s以上，電機運行穩定、可靠。

附圖說明

圖1是一種作為包括本發明的轉子的高速感應電動旋轉機械的空氣制冷機主視圖。

圖2是本發明的準磁浮混合軸承支承式轉子的主視圖。

圖3是圖1中的外磁環組件視圖。

圖4是本發明的一對單組永磁徑向軸承磁力平衡中心點的測量與控制圖。

圖5是本發明的一對三組永磁徑向軸承磁力平衡中心點的測量與控制圖。

圖6是圖2中的轉子鐵心繞組的主視圖。

圖7是轉子鐵心繞組的冷旋壓工藝示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖描述本發明的具體實施例。圖1表示為一種空氣制冷機1的主視圖，該制冷機1由一臺包括本發明的準磁浮混合軸承支承式轉子6的電動機直接驅動。圖1中，空氣制冷機1在其中部包括一電動機4。電動機4包括準磁浮混合軸承支承式轉子6和定子5。轉子6采用一對三組永磁徑向軸承2作為主支承，一對角接觸球軸承8作為徑向輔助支承，并與一對滑動推力軸承7共同承受軸向推力。滑動推力軸承7上帶有冷卻角接觸球軸承8的風扇葉片，當低壓滑油噴射到高速旋轉的滑動推力軸承7上時，依靠其上的風扇葉片將滑油擊成霧狀對角接觸球軸承8進行潤滑和冷卻。制冷葉輪9和壓氣葉輪1固定在轉子6的兩個軸端部上。永磁徑向軸承2上設有溫度傳感器10和磁拉力顯示計3。

圖2表示上述空氣制冷機1的準磁浮混合軸承支承式轉子6。