專利名稱：一種磁懸浮飛輪與全永磁相斥型磁懸浮軸承及位置檢測和氣隙控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁懸浮飛輪，尤其是涉及采用雙邊相斥型全永磁磁懸浮軸承自適應(yīng)磁懸浮轉(zhuǎn)子支撐系統(tǒng)的全永磁相斥型磁懸浮飛輪；本發(fā)明還涉及雙邊相斥型全永磁磁懸浮軸承與防止全永磁相斥型磁懸浮軸承定轉(zhuǎn)子擠壓磁場自由擴(kuò)散干擾周圍敏感性電磁元件的方法與調(diào)節(jié)定轉(zhuǎn)子氣隙大小的裝置；本發(fā)明還涉及防止全永磁相斥型磁懸浮軸承定轉(zhuǎn)子產(chǎn)生磁場內(nèi)漏的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所提供的是ー種采用全永磁磁懸浮軸承自適應(yīng)磁懸浮轉(zhuǎn)子支撐系統(tǒng)的磁懸浮飛輪及其雙邊相斥型全永磁磁懸浮軸承。以及解決全永磁相斥型磁懸浮軸承定轉(zhuǎn)子擠 壓磁場自由擴(kuò)散干擾周圍敏感性電磁元件的方法與調(diào)節(jié)定轉(zhuǎn)子氣隙大小的裝置；本發(fā)明還涉及防止全永磁相斥型磁懸浮軸承定轉(zhuǎn)子產(chǎn)生磁場內(nèi)漏的方法。其基本思路是首先，利用兩組單邊斥力的全永磁相斥型磁懸浮軸承同軸心對置安裝后構(gòu)成具有雙邊相斥型全永磁磁懸浮軸承與自適應(yīng)調(diào)中的全永磁磁懸浮轉(zhuǎn)子支撐系統(tǒng)，然后，將電機(jī)的定轉(zhuǎn)子初次級鐵心分別連接固定與雙邊相斥型全永磁磁懸浮軸承的定轉(zhuǎn)子部上，從而成為全永磁相斥型的磁懸浮飛輪。通過避免采用空心截錐體定轉(zhuǎn)子永磁體解決全永磁磁懸浮軸承普遍存在的氣隙磁場存在內(nèi)漏損耗的技術(shù)弊病和在全永磁磁懸浮軸承的非工作氣隙側(cè)設(shè)置強(qiáng)導(dǎo)磁材料避免擠壓磁場自由擴(kuò)散給周圍敏感性電磁元件造成的干擾現(xiàn)象。通過設(shè)置磁懸浮軸承定轉(zhuǎn)子氣隙大小的調(diào)節(jié)裝置保證氣隙磁密達(dá)到一定的懸浮荷載能力。通過設(shè)置軸向位置傳感器，方便于對內(nèi)部轉(zhuǎn)子動態(tài)變化的檢測。通過與現(xiàn)有技術(shù)吸引型磁懸浮軸承的兼容使用，極大地提高磁懸浮轉(zhuǎn)子支撐系統(tǒng)的穩(wěn)定性。具體技術(shù)方案如下I、一種全永磁相斥型的磁懸浮飛輪。它是由機(jī)座和機(jī)座芯軸、芯軸頂盤以及飛輪和由全永磁單邊斥力的磁懸浮軸承軸組成具有雙邊相斥型全永磁磁懸浮軸承的自適應(yīng)磁懸浮轉(zhuǎn)子支撐系統(tǒng)所組成。電機(jī)設(shè)置于機(jī)座芯軸與外轉(zhuǎn)子飛輪的相對面上，所述外轉(zhuǎn)子飛輪的上下面設(shè)有環(huán)形永磁體，所述機(jī)座的上面和所述芯軸頂盤的下面，分別設(shè)有環(huán)形永磁體。所述環(huán)形永磁體全部采用軸向充磁的環(huán)形永磁體。所述每組全永磁單邊斥力的磁懸浮軸承軸，均有一個帶有梯形、“V”形或弧形凸極的環(huán)形永磁體和ー個帶有軸向口環(huán)形凹槽的環(huán)形永磁體通過曲面氣隙相對而成。所述各環(huán)形永磁體通過非工作氣隙側(cè)的軟磁材料所固定。本發(fā)明的雙邊相斥型全永磁磁懸浮軸承除了在磁懸浮飛輪的應(yīng)用外，還可以在任何磁懸浮轉(zhuǎn)子支撐系統(tǒng)中與現(xiàn)有技術(shù)的各種吸引型磁懸浮軸承兼容使用。本發(fā)明的全永磁相斥型磁懸浮飛輪，還可以在所述機(jī)座的芯軸上設(shè)置肩臺，肩臺與芯軸頂盤之間放置彈簧，芯軸頂盤的上面與調(diào)節(jié)螺母接觸。2、一種全永磁相斥型磁懸浮飛輪，它是由兩組全永磁單邊斥力的磁懸浮軸承軸向?qū)χ煤?，分別將它們的定子環(huán)形永磁體通過非工作氣隙側(cè)的軟磁材料連接固定在磁懸浮飛輪機(jī)殼內(nèi)部的上下面，將它們的轉(zhuǎn)子環(huán)形永磁體通過非工作氣隙側(cè)的軟磁材料連接固定在內(nèi)轉(zhuǎn)子飛輪的上下面，共同構(gòu)成雙邊相斥型全永磁磁懸浮軸承自適應(yīng)磁懸浮的轉(zhuǎn)子支撐系統(tǒng)，然后再將電機(jī)的定轉(zhuǎn)子初次級鐵心與雙邊相斥型全永磁磁懸浮軸承的定轉(zhuǎn)子部連接。所述全永磁單邊斥力的磁懸浮軸承軸，分別是由ー個在一端端面上帯有梯形、“V”形或弧形凸極的環(huán)形永磁體和ー個在一端端面上帯有梯形、“ V”形或弧形凹陷部軸向口環(huán)形凹槽的環(huán)形永磁體通過曲面氣隙相對而成。所述各環(huán)形永磁體通過非工作氣隙側(cè)的軟磁材料所固定，所述各環(huán)形永磁體均為軸向充磁。在本發(fā)明當(dāng)中，還可以將所述磁懸浮飛輪的筒形機(jī)殼設(shè)置成內(nèi)外結(jié)構(gòu)的插裝套接型，并通過調(diào)節(jié)螺栓對磁懸浮軸承的工作氣隙大小進(jìn)行控制。3、一種全永磁相斥型磁懸浮飛輪，它是將ー個帶有底盤的芯軸通過通過芯軸上的調(diào)節(jié)螺母與芯軸頂盤連接構(gòu)成全永磁相斥型磁懸浮轉(zhuǎn)子支撐系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子部，由機(jī)座筒形機(jī)座和有筒形機(jī)座向內(nèi)徑向延伸于芯軸底盤和芯軸頂盤之間的小徑部分構(gòu)成全永磁相斥型磁懸浮轉(zhuǎn)子支撐系統(tǒng)的定子部，在定子部的上下面與芯軸頂盤的下面和芯軸底盤的上面分 別設(shè)有全永磁相斥型磁懸浮軸承的定轉(zhuǎn)子環(huán)形永磁體，共同構(gòu)成全永磁相斥型磁懸浮轉(zhuǎn)子支撐系統(tǒng)。然后，將電機(jī)設(shè)置在芯軸與機(jī)座最小內(nèi)徑的相對面上。在本發(fā)明的雙邊相斥型全永磁磁懸浮軸承自適應(yīng)磁懸浮的轉(zhuǎn)子支撐系統(tǒng)當(dāng)中，還可以在轉(zhuǎn)子的芯軸部位上設(shè)置軸向位置傳感器，隨時對系統(tǒng)內(nèi)的磁懸浮軸承的氣隙磁進(jìn)行檢測，而不用打開設(shè)備完成。本發(fā)明所述的相斥型磁懸浮軸承轉(zhuǎn)子支撐系統(tǒng)，可廣泛適用于各種磁懸浮平臺和磁懸浮經(jīng)緯儀及高精密天平上使用。在本發(fā)明的雙邊相斥型全永磁磁懸浮軸承自適應(yīng)磁懸浮的轉(zhuǎn)子支撐系統(tǒng)當(dāng)中，均可以設(shè)置現(xiàn)有技術(shù)的非接觸式徑軸氣隙保護(hù)的備用機(jī)械軸承。4、一種全永磁相斥型磁懸浮飛輪，它是由一個在兩端帶有錐形或截錐形或梯形或半球形沉孔且被軸向充磁的實心圓柱體及其所帯的飛輪組成轉(zhuǎn)子部，然后與兩個固定在外圍框架上且在一端帶有與轉(zhuǎn)子部實心永磁圓柱體沉孔相適應(yīng)和被軸向充磁的定子部永磁實心圓柱體通過氣隙相對設(shè)置，構(gòu)成全永磁相斥型磁懸浮飛輪。在本發(fā)明當(dāng)中，還可以將固定在外圍框架上的一個定子部實心永磁圓柱體設(shè)置為帶有螺旋調(diào)節(jié)的機(jī)構(gòu)。綜上所述，本發(fā)明的全永磁相斥型磁懸浮飛輪和雙邊相斥型全永磁磁懸浮軸承突破了全永磁不能實現(xiàn)自穩(wěn)定懸浮的技術(shù)成見。相對于現(xiàn)有技術(shù)來說，由于禁止了在永磁磁懸浮軸承當(dāng)中使用空心截錐形定轉(zhuǎn)子永磁體避免了氣隙磁場的內(nèi)漏損耗，由于本發(fā)明的全永磁相斥型磁懸浮軸承完全可以和現(xiàn)有技術(shù)的吸引型磁懸浮軸承兼容使用，更加提高了磁懸浮轉(zhuǎn)子支撐系統(tǒng)的穩(wěn)定性，滿足了大量エ業(yè)要求，而且達(dá)到結(jié)構(gòu)最簡，成本最小產(chǎn)品性價比，完全具備了市場競爭力。


圖I是在內(nèi)定子空心靜軸上設(shè)有可調(diào)節(jié)芯軸頂盤軸向位置的全永磁相斥型磁懸浮飛輪的示意圖。
圖2是在外定子筒形外殼上帶有筒形外殼自身軸向長度調(diào)節(jié)裝置的全永磁相斥型磁懸浮飛輪的示意圖。
圖3是在連接上下轉(zhuǎn)子飛輪的芯軸上帶有上下轉(zhuǎn)子飛輪軸向位調(diào)節(jié)裝置的全永磁相斥型磁懸浮飛輪的示意圖。
以下為上述全部附圖中的標(biāo)注說明I、機(jī)座芯軸，2、雙邊相斥型全永磁磁懸浮軸承，
3、芯軸頂盤，4、外轉(zhuǎn)子飛輪，5、6、帶有縮小面凸極的環(huán)形永磁體，7、8、帶有軸向口環(huán)形凹槽的環(huán)形永磁體，9、彈簧，10、調(diào)節(jié)螺母，11內(nèi)轉(zhuǎn)子飛輪，12、調(diào)節(jié)螺栓，13上電機(jī)，14、下電機(jī)，15、芯軸底盤，16、轉(zhuǎn)子部芯軸頂盤，17、機(jī)座，18、筒形機(jī)座的最小徑側(cè)面，19、用來安裝全永磁磁懸浮軸承定轉(zhuǎn)子環(huán)形永磁體的部位。
具體實施例方式
以下根據(jù)

對本發(fā)明的全永磁相斥型磁懸浮飛輪做進(jìn)ー步的詳細(xì)描述按照圖I所示，它是在采用全永磁相斥型磁懸浮轉(zhuǎn)子支撐系統(tǒng)(2)的轉(zhuǎn)精筒內(nèi)部的芯軸(I)與滾筒內(nèi)壁之間設(shè)置了具有軸向氣隙的電動機(jī)所構(gòu)成。按照圖3所示，它是將ー個帶有底盤的芯軸(15)通過芯軸上的調(diào)節(jié)螺母與轉(zhuǎn)子芯軸頂盤(16)連接構(gòu)成全永磁相斥型磁懸浮轉(zhuǎn)子支撐系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子部，由機(jī)座筒形機(jī)座(17)和有筒形機(jī)座向內(nèi)徑向延伸于芯軸底盤和芯軸頂盤之間的小徑部分構(gòu)成全永磁相斥型磁懸浮轉(zhuǎn)子支撐系統(tǒng)的定子部，在定子部的上下面與芯軸頂盤的下面和芯軸底盤的上面分別設(shè)有全永磁相斥型磁懸浮軸承的定轉(zhuǎn)子環(huán)形永磁體(19)，共同構(gòu)成全永磁相斥型磁懸浮轉(zhuǎn)子支撐系統(tǒng)。然后，將電機(jī)設(shè)置在芯軸與機(jī)座最小內(nèi)徑的相對面(18)上。
權(quán)利要求
1.一種全永磁相斥型磁懸浮飛輪，由兩組全永磁單邊斥力的磁懸浮軸承軸向?qū)χ煤?，分別將各單邊斥力磁懸浮軸承軸的環(huán)形永磁體(5、6、7、8)固定安裝在轉(zhuǎn)子飛輪(4)和通過軸向氣隙相対的上下部定子之間，共同構(gòu)成雙邊相斥型全永磁磁懸浮軸承的自適應(yīng)磁懸浮轉(zhuǎn)子支撐系統(tǒng)(2)，然后，再將電機(jī)的定轉(zhuǎn)子初次級鐵心分別與雙邊相斥型全永磁磁懸浮軸承的定轉(zhuǎn)子連接固定，所述全永磁單邊斥力的磁懸浮軸承軸，均有一個帶有梯形、“ V”形或弧形凸極的環(huán)形永磁體和ー個帶有軸向口環(huán)形凹槽的環(huán)形永磁體通過軸向曲面氣隙相對而成，所述環(huán)形永磁體全部采用軸向充磁的環(huán)形永磁體，且所述各環(huán)形永磁體均通過其非工作氣隙側(cè)的軟磁材料所固定。
2.按照權(quán)利要求I所述的全永磁相斥型磁懸浮飛輪，其特征是在磁懸浮飛輪的定子部芯軸(I)上，還設(shè)有一個用來控制磁懸浮軸承工作氣隙大小的調(diào)節(jié)元件(10)以及在與調(diào)節(jié)螺母接觸的可軸向滑動的芯軸頂盤(3)的下面設(shè)有應(yīng)カ彈簧(9)。，
3.一種全永磁相斥型磁懸浮飛輪，由兩組全永磁單邊斥力的磁懸浮軸承軸向?qū)χ煤?，分別將它們的定子環(huán)形永磁體通過其非工作氣隙側(cè)的軟磁材料連接固定在磁懸浮飛輪機(jī)殼內(nèi)部的上下面，將它們的轉(zhuǎn)子環(huán)形永磁體通過非工作氣隙側(cè)的軟磁材料連接固定在內(nèi)轉(zhuǎn)子飛輪的上下面，共同構(gòu)成雙邊相斥型全永磁磁懸浮軸承自適應(yīng)磁懸浮的轉(zhuǎn)子支撐系統(tǒng)，然后再將電機(jī)(13、14)的定轉(zhuǎn)子初次級鐵心與雙邊相斥型全永磁磁懸浮軸承的定轉(zhuǎn)子部連接，所述全永磁單邊斥力的磁懸浮軸承軸，分別是由ー個在一端端面上帯有梯形、“V”形或弧形凸極的環(huán)形永磁體和ー個在一端端面上帯有梯形、“ V”形或弧形凹陷部軸向口環(huán)形凹槽的環(huán)形永磁體通過曲面氣隙相對而成，所述各環(huán)形永磁體均為軸向充磁。
4.按照權(quán)利要求3所述的全永磁相斥型磁懸浮飛輪，其特征是所述磁懸浮飛輪的筒形機(jī)殼為兩個杯形機(jī)殼的插裝式內(nèi)外結(jié)構(gòu)，通過調(diào)節(jié)螺栓對磁懸浮軸承的定轉(zhuǎn)子氣隙大小進(jìn)行控制。
5.一種全永磁相斥型磁懸浮飛輪，它是將ー個帶有底盤(15)的芯軸通過芯軸上的調(diào)節(jié)螺母與芯軸頂盤(16)連接構(gòu)成全永磁相斥型磁懸浮轉(zhuǎn)子支撐系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子部，由筒形機(jī)座及沿徑向向內(nèi)徑向延伸于芯軸底盤和芯軸頂盤之間的小徑部分，構(gòu)成全永磁相斥型磁懸浮轉(zhuǎn)子支撐系統(tǒng)的定子部，在所述定子部的上下面與芯軸頂盤的下面和芯軸底盤的上面分別設(shè)有全永磁相斥型磁懸浮軸承的定轉(zhuǎn)子環(huán)形永磁體，共同構(gòu)成全永磁相斥型磁懸浮轉(zhuǎn)子支撐系統(tǒng)。然后，將電機(jī)設(shè)置在芯軸外圍與機(jī)座最小內(nèi)徑的相對面(18)上。
6.一種全永磁相斥型磁懸浮飛輪，它是將一個在兩端帶有錐形或截錐形或梯形或半球形沉孔且被軸向充磁的實心圓柱體及所帯的飛輪組成轉(zhuǎn)子部，然后與兩個固定在外圍框架上且在一端帶有與轉(zhuǎn)子部實心永磁圓柱體沉孔相適應(yīng)和被軸向充磁的定子部永磁實心圓柱體通過氣隙相對設(shè)置，構(gòu)成全永磁相斥型的全永磁相斥型磁懸浮飛輪。
7.按照權(quán)利要求6所述全永磁相斥型磁懸浮飛輪，其特征是其中ー個固定在外圍框架上的定子部實心永磁圓柱體帶有螺旋調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。
8.按照權(quán)利要求3所述的全永磁相斥型磁懸浮飛輪，其特征是在所述轉(zhuǎn)子的芯軸軸端部位上還設(shè)置有軸向位置傳感器，隨時對系統(tǒng)內(nèi)的磁懸浮軸承的氣隙磁進(jìn)行檢測，而不用打開設(shè)備完成。
9.按照權(quán)利要求1、2、3、4、5、6中當(dāng)中所述的相斥型磁懸浮軸承轉(zhuǎn)子支撐系統(tǒng)，其特征是可以和現(xiàn)有技術(shù)的吸引型磁懸浮軸承兼容使用和適用于在各種磁懸浮平臺和磁懸浮經(jīng)緯儀及高 精密天平上使用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種磁懸浮飛輪與全永磁相斥型磁懸浮軸承，它是將帶底盤(15)的轉(zhuǎn)子芯軸與設(shè)置在轉(zhuǎn)子芯軸上的調(diào)節(jié)固定螺母與芯軸頂盤(16)實現(xiàn)連接構(gòu)成全永磁雙邊相斥型磁懸浮軸承的轉(zhuǎn)子基和由筒形機(jī)座及筒形機(jī)座(17)沿徑向向內(nèi)延伸部分構(gòu)成全永磁雙邊相斥型磁懸浮軸承的定子基，然后，將全永磁雙邊相斥型磁懸浮軸承的定、轉(zhuǎn)子環(huán)形永磁體設(shè)置在定轉(zhuǎn)子基部的軸向相對面(19)上，從而構(gòu)成全永磁雙邊相斥型磁懸浮軸承的自適應(yīng)磁懸浮轉(zhuǎn)子支撐系統(tǒng)。所述全永磁雙邊相斥型磁懸浮軸承由兩個具有單邊斥力的全永磁相斥型磁懸浮軸承同軸度對置安裝，所述每個單邊斥力的全永磁相斥型磁懸浮軸承是由一個在軸向端帶有環(huán)形凸極的環(huán)形永磁體與在軸向端帶有與環(huán)形凹槽的環(huán)形永磁體通過氣隙相對而成。然后，可將具有徑向氣隙的電機(jī)的定轉(zhuǎn)子初次級鐵心分別設(shè)置在轉(zhuǎn)子芯軸和定子基部的最小內(nèi)徑(18)一側(cè)。
文檔編號H02N15/00GK102647123SQ201110042219
公開日2012年8月22日 申請日期2011年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月18日
發(fā)明者張玉寶 申請人:張玉寶