感应式电机中的被动磁轴承制造技术

除了位于轴(28)上的支承轴承(32)以外，被动永磁轴承(40)被结合到电机(感应马达)中，支承轴承(32)为主动磁轴承、滑动轴承或滚柱轴承。被动磁轴承(40)的磁场方向在与“偏移力”相反的径向方向和可选的轴向方向上与支承轴承(32)的预加载的方向对准，“偏移力”比如像在电机的启动或停止期间的转子重量。被动磁轴承(40)也可以在正常操作期间在径向方向或轴向方向上吸收转子轴(28)上的力，该力可能导致噪声或更高的能耗。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】除了位于轴(28)上的支承轴承(32)以外，被动永磁轴承(40)被结合到电机(感应马达)中，支承轴承(32)为主动磁轴承、滑动轴承或滚柱轴承。被动磁轴承(40)的磁场方向在与“偏移力”相反的径向方向和可选的轴向方向上与支承轴承(32)的预加载的方向对准，“偏移力”比如像在电机的启动或停止期间的转子重量。被动磁轴承(40)也可以在正常操作期间在径向方向或轴向方向上吸收转子轴(28)上的力，该力可能导致噪声或更高的能耗。【专利说明】感应式电机中的被动磁轴承本公开的
技术介绍
1.本专利技术的
本专利技术涉及感应式电机和其他旋转设备的轴承，并且更具体地，涉及用于通过使用被动的永磁轴承对感应式电机的支承旋转轴的润滑轴承或主动磁轴承施加预加载偏置力的方法和装置。2.现有技术的说明已知的旋转设备和诸如马达之类的感应式电机常常利用被润滑的电机轴承来支承旋转转子。示例性的润滑轴承类型包括:滚动元件减摩轴承(例如，球轴承或滚柱轴承类型)，其中，滚动元件由介于滚动元件与该滚动元件的相关联的轴承座圈之间的非加压的边界薄膜层润滑；产生自支承式加压润滑剂膜的流体动力轴颈轴承或推力轴承；以及采用外部加压的润滑剂的流体静力轴承。在马达或其他旋转电机启动或停止期间，转子轴可能不被润滑轴承内的润滑膜支承，从而可能导致轴承旋转不稳定和/或导致轴承/轴过早地磨损。一种过去的解决方案是应用辅助加压的“油顶起”系统以在感应式电机启动或停止周期期间将加压润滑剂引入至轴承，这与流体静压轴承相类似。这种辅助系统增加了进行电机安装的安装及维修费用，并且对于较小的电机而言可能不是成本有效的。在过去，在一些高功率输出感应式电机中，已经将需要电力供给以产生悬浮场的主动磁轴承代替润滑轴承使用或与润滑轴承联合使用。在正常的马达操作期间，传动轴载荷或操作速度的改变或转子轴与轴承界面处缺少足够的阻尼可能引起润滑轴承中的润滑膜的不稳定。例如，减摩轴承中的滚动元件可能相对于对应的轴承座圈打滑而不是滚动，从而导致滚动元件或轴承座圈上的平坦点划伤。在另一示例中，用于向轴承供给润滑剂的抛油环如果与其对应的转子轴轴颈失去接触则可能无法传送足够量的润滑剂。在另一示例中，由于不充足的加载和/或高的周向速度，阻尼可能减小至可用阈值以下。在过去，如果在功率损耗的情况下发生磁轴承失效，则主动磁轴承被用作与副支承润滑轴承并联的主支承轴承。在这些应用中，主动磁力支承轴承对利用副支承润滑轴承的旋转转子施加阻尼力和/或加强力。然而，与传统的润滑轴承的制造和运行成本以及复杂性相比，主动轴承的制造和运行成本以及复杂性不适合于所有的感应式电机的应用。另夕卜，利用磁轴承的系统必须向该系统供给能量以抵抗重力使转子悬浮。因此，在本领域中存在对于如下方法和装置的需求，该方法和装置选择性地对感应式电机的润滑轴承施加期望定向的预加载力方向和预加载力大小，以便减少启动和停止周期期间的电机磨损。在本领域中存在对于如下方法和装置的另一需求，该方法和装置选择性地对感应式电机的润滑轴承施加期望定向的预加载力方向和预加载力大小，以便增强在电机操作期间一包括瞬间电机操作期间一轴承的稳定性，以及以便减少轴承噪声排放。在本领域中存在对于如下方法和装置的又一需求，该方法和装置被动地且选择性地对感应式电机的润滑轴承施加期望定向的预加载力方向和预加载力大小，而不需要与主动磁轴承相关联的外部电源和能量消耗。在本领域中存在对于如下方法和装置的再一要求，该方法和装置能够减少主动磁轴承的噪声排放，和/或消除或减少如果发生主动磁轴承失效时对作为副的、备用的轴承的额外润滑轴承的需求。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是实现如下的方法和装置，该方法和装置用以将预加载力以期望的方向和大小被动地施加到感应式电机的润滑轴承上，以便在启动和停止周期期间降低电机磨损，以及以便在包括瞬间电机操作在内的电机操作期间增强润滑轴承的稳定性，以及减少轴承能耗或摩擦损耗以及噪声排放。根据本专利技术，这些目的和其他目的是通过在包括感应式电机在内的旋转电机中除被润滑的或主动的磁力轴支承轴承以外还结合永磁轴承来实现的。永磁轴承结合有永磁体，永磁体产生有方向性地定向的选择性强度的磁场。磁场方向与期望的支承轴承(无论是润滑轴承还是主动磁轴承)预加载方向和强度对准，例如用以对支承轴承施加轴向推力或径向预加载。通过应用多个磁轴承，它们相应的磁力可以定向成与相互抵消的或偏移的合成力处于相反的关系。被动磁力预加载可以被用来在感应启动或停止周期期间抵消转子的竖直重量。被动预加载可以被施加至滚动元件轴承以确保适当的元件与其对应的轴承座圈接触，或者确保抛油环维持用于将润滑剂传送至轴承的充分的润滑剂膜稳定性(与可能导致轴承失效的不期望的油膜振荡或油膜涡动不稳定性相反)。被动磁轴承还可以在感应式电机操作期间吸收施加在转子轴上的径向的或轴向的推力，这能够有助于减少在支承轴承/轴界面处产生的噪声排放。本专利技术的特征在于一种感应式电机装置，包括电机壳体和联接至电机壳体的轴承壳体。定子位于电机壳体中并且转子进而定向在定子内。转子具有转子轴，该转子轴旋转地捕获在轴承壳体中。支承轴承-支承轴承为润滑轴承或主动磁轴承-位于轴承壳体中并且旋转地捕获转子轴。永磁轴承联接至电机壳体，并且对转子轴施加有方向性的磁力，该磁力在支承轴承上产生期望强度和大小的预加载力。转子和支承轴承上的磁力预加载可以以任何期望的方向或强度轴向地、径向地、侧向地、向上或向下地被定向。实心的或层叠的电工钢可以定位成靠近永磁体以便对所产生的磁力进行定向和/或改变所产生的磁力的强度。本专利技术的特征还在于一种感应式电机或其他旋转电机装置，包括:电机壳体和联接至电机壳体的轴承壳体。定子位于电机壳体中，以及转子定向在定子内。转子具有转子轴，该转子轴由支承轴承旋转地捕获在轴承壳体中，支承轴承为润滑轴承或主动磁轴承。永磁轴承在轴承壳体中设置成与支承轴承串联。永磁轴承具有永磁体，该永磁体定向成与转子轴处于对置的间隔开的关系并且对转子轴施加有方向性的磁力。电工钢叠片定向成靠近永磁体，用于对施加在轴上的磁力进行定向。永磁轴承的有方向性的磁力在支承轴承上产生期望强度和大小的预加载力。本专利技术的特征还在于一种用于在感应式电机或其他旋转电机中对支承轴承(无论是主动磁轴承还是润滑轴承)预加载偏置力的方法，该感应式电机或其他旋转电机具有:电机壳体；联接至电机壳体的轴承壳体；位于电机壳体中的定子；定向在定子内的转子，该转子具有转子轴，该转子轴由支承轴承旋转地捕获在轴承壳体中，该支承轴承为主动磁轴承或润滑轴承。在该方法中，预加载偏置力是通过以下步骤执行的:提供永磁轴承，该永磁轴承产生有方向性的磁力；将永磁轴承在靠近转子处联接至感应式电机；以及将永磁轴承定向成使得永磁轴承的有方向性的磁力被施加在转子轴上并且在轴支承轴承上产生期望的预加载力强度和方向。多个永磁轴承可以联接至感应式电机并且定向成在主动磁轴承或被润滑的支承轴承上产生相反的预加载力，使得产生中和的或偏移的相结合的合成预加载力。本专利技术的目的和特征可以由本领域普通技术人员以任何的组合或子组合共同地或个别地实施。【专利附图】【附图说明】通过结合附图考虑下文中的详细说明，可以容易地理解本专利技术的教导，附图中:图1为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种感应式电机装置，包括：电机壳体；轴承壳体，所述轴承壳体联接至所述电机壳体；位于所述电机壳体中的定子；定向在所述定子内的转子，所述转子具有转子轴，所述转子轴旋转地捕获在所述轴承壳体中；转子轴支承轴承，所述转子轴支承轴承从由润滑轴承和主动磁轴承构成的组中选择，所述转子轴支承轴承位于所述轴承壳体中，所述转子轴支承轴承旋转地捕获所述转子轴；以及位于所述电机壳体中的永磁轴承，所述永磁轴承对所述转子轴施加有方向性的磁力，所述有方向性的磁力在所述支承轴承上产生期望强度和大小的预加载力。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：尼古拉斯·G·朗，
申请(专利权)人：西门子工业公司，
类型：发明
国别省市：美国;US