[發明專利]大功率空氣懸浮永磁高速電機

有效

• 申請號: 201110137595.1
• 申請日: 2011-05-25
• 公開（公告）號: CN102290946A
• 公開（公告）日: 2011-12-21
• 發明（設計）人: 侯安平
• 申請（專利權）人: 北京虎渡能源科技有限公司
• 主分類號: H02K21/14
• 分類號: H02K21/14;H02K1/27;H02K5/16
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 趙文利

技術領域

本發明涉及一種大功率的高速電機，還涉及應用于該電機的永磁轉子和空氣懸浮軸承。?

背景技術

高速電機通常是指轉速超過10000r/min的電動機，由于轉速很高，高速電機通常作為原動機與執行機構直接連接，省卻了復雜的中間變速機構，傳動效率高，噪音小；同時由于轉速高，電機的功率密度較高，可有效節約材料，方便安裝。?

高速電機是高速加工的關鍵技術，廣泛用于鉆、銑、磨等加工機床上，通常稱之為電主軸，不僅可獲得更大的生產率，而且還可獲得很高的加工質量，并可降低生產成本。目前我國數控機床用電主軸大部分為進口，國內生產的電主軸普通采用滾珠軸承作為支撐。由于轉速高，滾珠軸承磨損快，壽命短，使用的油霧潤滑污染較大。隨著新能源技術的發展和低碳環保的需求，高速電機在離心壓縮機、分布式能源、混合動力汽車等領域擁有較大的發展前景，而作為機床加工用的高速電機其功率普遍較低，并不能滿足這些應用的需求。?

發明內容

本發明的目的是解決上述問題，提供一種帶有空氣軸承、使用永磁轉子的大功率高速電機。?

本發明的一種大功率空氣懸浮永磁高速電機，包括：永磁同步電機轉子，驅動永磁同步電機轉子旋轉的電機定子，懸浮支撐永磁同步電機轉子的前徑向空氣軸承、后徑向空氣軸承和軸向止推空氣軸承，和包圍電機定子、空氣軸承及永磁同步電機轉子的電機殼體。?

本發明的優點在于：?

系統結構簡單、功率密度大、整機效率高、環保，其具體表述如下。?

(1)使用了先進的永磁同步電機轉子而非普通轉子，降低了損耗，可以提高整機效率；?

(2)使用永磁同步電機轉子使得磁場強度更大，且轉子尺寸更小，故而可以適用于更高的轉速，磁場強度和轉速的同步提高可以大大提高電機的功率；?

(3)使用永磁同步電機轉子，可以通過變頻電源直接驅動，實現電機的軟啟動以及變頻調速功能，可減弱機器啟動時對電網的沖擊；?

(4)用前述空氣軸承代替了普通的滾子軸承，空氣軸承處于永磁同步電機轉子和電機殼體之間，通過形成高壓氣膜隔絕永磁同步電機轉子和軸承間的物理接觸，可以使永磁同步電機轉子無摩擦轉動，能極大程度地提高電機轉子的轉速，實現高速旋轉，可以提高整機效率，同時增加機器的使用壽命；?

(5)用空氣軸承代替普通的滾子軸承后，省卻了復雜笨重的滑油系統，減輕系統重量，并免除了滑油泄露的可能，可用于醫藥行業等高潔凈無污染的應用。?

附圖說明

圖1是本發明的一種大功率空氣懸浮永磁高速電機的結構示意圖；?

圖2是本發明執行機構為葉輪時的結構示意圖；?

圖3是本發明永磁同步電機轉子、空氣軸承、止推盤的結構示意圖；?

圖中：?

1-永磁同步電機轉子；2-電機定子；3-前徑向空氣軸承；4-后徑向空氣軸承；5-軸向止推空氣軸承；6-電機殼體；7-反撬螺母；8-執行機構；9-止推盤。?

具體實施方式

下面將結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明。?

本發明是一種大功率空氣懸浮永磁高速電機，如圖1所示，包括：永磁同步電機轉子1，驅動永磁同步電機轉子1旋轉的電機定子2，懸浮支撐永磁同步電機轉子1的前徑向空氣軸承3、后徑向空氣軸承4和軸向止推空氣軸承5，和包圍電機定子2、三個空氣軸承及永磁同步電機轉子1的電機殼體6。?

永磁同步電機轉子1是將磁鋼鑲嵌在轉軸表面，然后磨削到精度，屬表面插入式轉子。由于使用了磁鋼代替鋁條或銅條，由轉子永磁體勵磁，其功率因數可達到或接近1.0，沒有轉差率，轉子上無基波鐵、銅耗。轉子優于鋁轉子或銅轉子。?

永磁同步電機轉子1的前端和執行機構8直接相連，永磁同步電機轉子1的伸出端穿過執行機構8的中心通孔，然后套上反撬螺母7將執行機構8緊壓在永磁同步電機轉子1的轉子軸的臺階面上固定，圖2是執行機構8為葉輪時的圖例。執行機構8的旋轉方向與反撬螺母7的旋向相反，則在旋轉時，由于摩擦力的作用可使反撬螺母7進一步旋緊，起到防松的作用。?