[實用新型]一種高臨界轉速的磁懸浮電機及透平電機系統

有效

• 申請號: 202023213629.4
• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN213717864U
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 尹成科;尤志強
• 申請（專利權）人: 蘇州蘇磁智能科技有限公司
• 主分類號: H02N15/00
• 分類號: H02N15/00;H02K1/22;H02K49/10;H02K49/04;F01D15/10
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 范晴;王凱

本實用新型公開了一種高臨界轉速的磁懸浮電機，包括：磁懸浮轉子及磁懸浮定子；磁懸浮轉子在軸端處設置扭矩傳遞裝置，以實現多個電機的轉子軸在同一軸線上的扭矩傳遞或同一電機中相鄰的轉子軸分段在同一軸線向上的扭矩傳遞；所述非接觸式連接裝置只傳遞扭矩而不傳遞彎矩。將使用長度較長的轉子分成若干個長度較短的轉子，再將這若干個長度較短的轉子連接起來。由于這若干個長度較短的轉子各自的臨界轉速較高，連接后的電機整體轉速也得到提升。

技術領域

本實用新型涉及磁懸浮電機領域，尤其涉及一種高臨界轉速的磁懸浮電機。

背景技術

磁懸浮電機由于其高速、節能、清潔等特性在工業、醫療等領域獲得了極大的推廣。磁懸浮電機的優點在于，轉子旋轉時與軸承不存在機械接觸，因此轉子的轉速理論上取決于材料本身的強度。但在目前的工業實際應用中，磁懸浮電機的轉子轉速超過臨界轉速時電機將不能穩定工作。因此為了使得轉子的工作轉速盡可能的高，需要將磁懸浮電機的轉子長度設計的盡可能的短。這導致現有磁懸浮電機的轉子長度受到極大的限制。在工業應用中，往往有許多場合需要電機的轉子轉速較高的同時轉子長度也長。但由于磁懸浮電機的轉子越長，其臨界轉速越低，可允許的工作轉速越低。因此不能應用于上述場合，這大大限制了磁懸浮電機的應用領域及場景。

目前現有磁懸浮電機在上述領域仍沒有穩定實現的實際案例。現有設計針對磁懸浮電機較長轉子的高速工作的解決思路是解決磁懸浮電機在柔性狀態下的穩定工作問題。因為當磁懸浮電機的轉子達到或超過一階臨界轉速時磁懸浮電機轉子由剛性轉子變為柔性轉子，解決了磁懸浮電機柔性轉子的工作問題，便可以一定程度上解決磁懸浮電機較長轉子的高速工作問題。

具體地，國內外針對柔性轉子的研究主要有兩方面，一種是同步振動抑制，二是運用現代控制理論或魯棒控制理論設計控制方案以提高支承阻尼。但這兩種方案仍處于實驗階段。其中同步振動抑制技術難以解決實際柔性轉子系統的不平衡振動問題。這是由于轉子在亞臨界及超臨界狀態將產生彎曲變形，不平衡質量所引起的振動與轉子彎曲變形狀態有關，遠比剛性轉子系統復雜，因而目前同步振動抑制技術主要針對剛性轉子系統。而現代控制理論或魯棒控制理論設計控制的方案目前仍處于實驗室階段，目前難以做到大幅度提高系統在亞臨界及超臨界的工作穩定性。

實用新型內容

本實用新型的技術方案是：一種高臨界轉速的磁懸浮電機及透平電機系統，實現磁懸浮電機細長轉子的高速工作的目的。

由于磁懸浮電機轉子的長度過長導致臨界轉速低，進一步導致轉子轉速受限。因此將使用長度較長的轉子分成若干個長度較短的轉子，再將這若干個長度較短的轉子連接起來。由于這若干個長度較短的轉子各自的臨界轉速較高，連接后的電機整體轉速也得到提升，且電機整體的臨界轉速取決于臨界轉速最低一段的轉子。

具體的，一種高臨界轉速的磁懸浮電機，包括：磁懸浮轉子及磁懸浮定子；磁懸浮轉子在軸端處設置扭矩傳遞裝置，以實現多個電機的轉子軸之間的扭矩傳遞或同一電機中相鄰的轉子軸分段之間的扭矩傳遞。

扭矩傳遞裝置傳遞的扭矩方向和轉子軸線是同軸關系，一般的，扭矩傳遞裝置包括非接觸式連接裝置，非接觸式連接裝置主要傳遞扭矩，實際情況中若傳遞一些彎矩也可以使用。

非接觸式連接裝置包括單不限于：永磁耦合器、柔性聯軸器、永磁渦流傳動器。其中，永磁耦合器可是徑向耦合力矩式永磁耦合器，也可是軸向耦合力矩式永磁耦合器。

若使用接觸式連接方式，那么，若干個較短的轉子之間仍然會有力的傳導即傳遞彎矩，此時這若干個長度較短的轉子的整體又形成了長轉子，其臨界轉速依舊沒有得到提升，因此接觸式連接方式不適用于本實用新型。相比于接觸式連接方式，使用非接觸式連接方式可以只傳遞扭矩而不傳遞彎矩，因此連接后的整體的臨界轉速取決于前述若干個轉子長度較小電機中轉子長度最長的電機。當然，非接觸式連接方式也可能產生部分的力矩傳遞（實際過程并非絕對），這種力矩傳遞情況并非本方案的設計初衷，是實際過程中無法避免的。例如，包括但不限于在電機運行過程中因特殊工作場景或非正常的工作狀態（例如震顫）等情況。