[發(fā)明專利]一種大功率高速磁懸浮永磁電機(jī)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011023542.2
• 申請(qǐng)日: 2020-09-25
• 公開（公告）號(hào): CN112242778A
• 公開（公告）日: 2021-01-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程銘;賀志學(xué);丁濤;靳宏杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中車永濟(jì)電機(jī)有限公司
• 主分類號(hào): H02K7/09
• 分類號(hào): H02K7/09;H02K5/16;H02K11/21;H02K11/215;H02K9/00;H02K1/20;H02K1/32;H02K5/20
• 代理公司: 太原科衛(wèi)專利事務(wù)所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源

本發(fā)明涉及大功率高速電機(jī)，具體為一種大功率高速磁懸浮永磁電機(jī)。本發(fā)明采用主動(dòng)式磁懸浮軸承，由兩個(gè)徑向軸承、一個(gè)軸向軸承、兩個(gè)位置傳感器組成。同時(shí)分別在傳動(dòng)端和非傳動(dòng)端安裝有輔助軸承，可實(shí)現(xiàn)主動(dòng)控制，可以在整個(gè)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)調(diào)節(jié)軸系的動(dòng)態(tài)性能，完全無接觸，不需要潤(rùn)滑，使用壽命長(zhǎng)。本發(fā)明采用主動(dòng)式磁懸浮軸承可以減小整機(jī)損耗、省卻冷卻裝置、提高整體壽命、維護(hù)方便。大功率高速磁懸浮永磁電機(jī)具有轉(zhuǎn)速高、功率大、省卻減速箱等特點(diǎn)，在使用壽命、可靠性、噪聲及振動(dòng)方面都得到很大的改善，電氣及機(jī)械結(jié)構(gòu)可靠。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及大功率高速電機(jī)，具體為一種大功率高速磁懸浮永磁電機(jī)。

背景技術(shù)

與傳統(tǒng)的非直驅(qū)系統(tǒng)相比，采用高速電機(jī)直驅(qū)之后，傳動(dòng)系統(tǒng)的體積和重量明顯降低，在使用壽命、可靠性、噪聲及振動(dòng)方面都得到很大的改善，因此高速電機(jī)在儲(chǔ)能飛輪、壓縮機(jī)、高速鼓風(fēng)機(jī)、高速水泵以及分布式發(fā)電系統(tǒng)等各工業(yè)領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用空間。但隨著功率的增大和轉(zhuǎn)速的升高，采用傳統(tǒng)的滾珠軸承越來越難以滿足，其轉(zhuǎn)子受其剛度系數(shù)的影響也越來越靠近臨界轉(zhuǎn)速，甚至不負(fù)剛性轉(zhuǎn)子，同時(shí)其損耗和散熱問題也越來越突出。與傳統(tǒng)的滾珠軸承相比，磁懸浮軸承具有無接觸、不需要潤(rùn)滑和密封、振動(dòng)小、使用壽命長(zhǎng)、維護(hù)費(fèi)用低等一系列優(yōu)良品質(zhì)。

目前在高速電機(jī)中應(yīng)用的軸承主要有：滾珠軸承、充油軸承、空氣軸承和磁懸浮軸承，但大多都只適用于中小功率的高速電機(jī)。現(xiàn)有的大功率高速永磁電機(jī)普遍采用滑動(dòng)軸承（主要轉(zhuǎn)速范圍為10000～20000r/min，功率范圍為500kW～1000kW），但其損耗大，發(fā)熱嚴(yán)重，需要配置單獨(dú)的冷卻設(shè)備，現(xiàn)有的中小功率高速電機(jī)已部分采用磁懸浮軸承，但都規(guī)模較小，且裝配簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)。隨著功率的增大，高速電機(jī)不可避免的采用多零件裝配結(jié)構(gòu)，如果不對(duì)零部件加工精度提高，其累計(jì)的公差也越來越大，已難以滿足磁懸浮軸承提出的高精密要求；如果提高零部件的加工精度，其成本也隨之升高，且累計(jì)的公差不可避免的縮小磁懸浮軸承所對(duì)應(yīng)的公差工作范圍。因此采用傳統(tǒng)的電機(jī)結(jié)構(gòu)已難以滿足大功率高轉(zhuǎn)速磁懸浮軸承的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決大功率高速永磁電機(jī)在高速運(yùn)行下轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、高速大功率磁懸浮軸承的結(jié)構(gòu)布局及實(shí)現(xiàn)、高效冷卻風(fēng)路的設(shè)計(jì)等問題，提供了一種大功率高速磁懸浮永磁電機(jī)。

本發(fā)明是采用如下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種大功率高速磁懸浮永磁電機(jī)，包括機(jī)座、定子裝配和轉(zhuǎn)子裝配，還包括由前輔助軸承、傳動(dòng)端傳感器和傳動(dòng)端徑向磁懸浮軸承構(gòu)成的前端蓋系統(tǒng)，由非傳動(dòng)端端蓋、后輔助軸承、非傳動(dòng)端徑向磁懸浮軸承、軸向磁懸浮軸承、非傳動(dòng)端傳感器構(gòu)成的后端蓋系統(tǒng)；機(jī)座前端與前端蓋系統(tǒng)進(jìn)行裝配，轉(zhuǎn)軸傳動(dòng)端部位熱套傳動(dòng)端徑向磁懸浮軸承鐵心和傳動(dòng)端傳感器鐵心，機(jī)座前端與傳動(dòng)端徑向磁懸浮軸承定子部分進(jìn)行裝配，前輔助軸承位于前徑向磁懸浮軸承前端并與前徑向磁懸浮軸承定子部分裝配，傳動(dòng)端傳感器定子部分與前徑向磁懸浮軸承定子部分裝配，機(jī)座后端與后端蓋系統(tǒng)進(jìn)行裝配，轉(zhuǎn)軸非傳動(dòng)端熱套非傳動(dòng)端徑向磁懸浮軸承鐵心、非傳動(dòng)端傳感器鐵心和軸向磁懸浮軸承的推力盤，機(jī)座后端與非傳動(dòng)端端蓋裝配，非傳動(dòng)端端蓋與非傳動(dòng)端徑向磁懸浮軸承定子部分裝配，軸向磁懸浮軸承位于非傳動(dòng)端徑向磁懸浮軸承右端且定子部分與非傳動(dòng)端徑向磁懸浮軸承定子部分裝配，后輔助軸承位于軸向磁懸浮軸承右端且與軸向磁懸浮軸承定子部分裝配；磁懸浮軸承處于未懸浮狀態(tài)時(shí)，轉(zhuǎn)軸由前輔助軸承、后輔助軸承支撐。本發(fā)明采用主動(dòng)式磁懸浮軸承，由兩個(gè)徑向軸承、一個(gè)軸向軸承、兩個(gè)位置傳感器組成。同時(shí)分別在傳動(dòng)端和非傳動(dòng)端安裝有輔助軸承，可實(shí)現(xiàn)主動(dòng)控制，可以在整個(gè)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)調(diào)節(jié)軸系的動(dòng)態(tài)性能，完全無接觸，不需要潤(rùn)滑，使用壽命長(zhǎng)。本發(fā)明采用主動(dòng)式磁懸浮軸承可以減小整機(jī)損耗、省卻冷卻裝置、提高整體壽命、維護(hù)方便。

上述的一種大功率高速磁懸浮永磁電機(jī)，為保證傳感器定子部分與轉(zhuǎn)子部分上的鐵心部位對(duì)中，在傳動(dòng)端傳感器定子部分右側(cè)裝配有傳動(dòng)端位置傳感器調(diào)整墊，在非傳動(dòng)端傳感器定子部分左側(cè)裝配有非傳動(dòng)端位置傳感器調(diào)整墊；為保證軸向磁懸浮軸承和推力盤的間隙，在軸向磁懸浮軸承壓圈左側(cè)裝配有第一調(diào)整墊圈，為保證后輔助軸承與推力盤的間隙，在軸向磁懸浮軸承壓圈右側(cè)裝配有第二調(diào)整墊圈。