直立式悬浮轴结构、电机、发电机主机及发电机组、系统技术方案

本实用新型专利技术涉及直立式悬浮轴结构、电机、发电机主机及发电机组、系统，包括机壳、转子、定子、叶轮、径向气悬浮轴承和永磁悬浮轴承，机壳有高压进气口和低压出气口，转子竖直设置在机壳中，发电机定子环绕在转子外侧，叶轮装于转子上并对应高压进气口；转子的上、下端分别套在一个径向气悬浮轴承中，转子的下端与转子永磁轴承连接；定子永磁轴承上设电磁线圈，转子永磁轴承连接位移传感器。本申请采用永磁悬浮轴承支撑重量，采用气悬浮轴承进行径向支撑，可实现直立悬浮，工作时转轴或转子与其他部件无机械接触，无机械磨损，可延长使用寿命，基本上不需要维护；工作时，运动部件悬浮运动，无机械接触，也就无需润滑，环保、无污染、无噪音。音。音。

【技术实现步骤摘要】
直立式悬浮轴结构、电机、发电机主机及发电机组、系统


[0001]本技术涉及轴承
，尤其涉及直立式悬浮轴结构、电机、发电机主机及发电机组、系统。

技术介绍

[0002]磁悬浮轴承(Magnetic Bearing) 是利用磁力作用将转子悬浮于空中，使转子与定子之间没有机械接触。其原理是磁感应线与磁浮线成垂直，轴芯与磁浮线是平行的，所以转子的重量就固定在运转的轨道上，利用几乎是无负载的轴芯往反磁浮线方向顶撑，形成整个转子悬空，在固定运转轨道上。
[0003]磁悬浮技术的系统，是由转子、传感器、控制器和执行器4部分组成，其中执行器包括电磁铁和功率放大器两部分。假设在参考位置上，转子受到一个向下的扰动，就会偏离其参考位置，这时传感器检测出转子偏离参考点的位移，作为控制器的微处理器将检测的位移变换成控制信号，然后功率放大器将这一控制信号转换成控制电流，控制电流在执行磁铁中产生磁力，从而驱动转子返回到原来平衡位置。因此，不论转子受到向下或向上的扰动，转子始终能处于稳定的平衡状态。
[0004]传统磁悬浮轴承需要5到10个非接触式位置传感器来检测转子的位移。但由于传感器的存在，使得轴向尺寸变大、系统的动态性能降低、成本高、可靠性低。同时传感器的高价格也限制了其在工业上的推广。近几年，结合磁悬浮轴承和无传感器检测两大研究领域的最新成果，诞生了一个全新的研究方向，即无传感器的磁悬浮轴承。
[0005]气悬浮轴承，利用压缩气体的粘性，提高工作间隙中气体的压力从而将物体悬浮起来。
[0006]气悬浮轴承分为静压轴承和动压轴承。静压轴承是将外部的压缩气体通过节流器导入间隙中，借助其静压产生的气浮垫使之悬浮起来。利用节流器调整间隙内的压力控制间隙的变化，从而使气浮垫具有一定的刚度。静压轴承结构简单，不容易产生自激振动，但要提供外部压力气源。
[0007]动压轴承启动前轴承和轴之间存在物理性的接触，当转子高速旋转时，周围的空气由于其自身的粘滞度而被卷入轴与轴圈之间的楔形区，由此产生强大的浮扬力，该浮扬力使回转轴处于悬浮状态而达到回转自如的目的，并足以支持径向荷载，使转轴可以在悬浮状态下高速运行。这种轴承与传统的油润滑轴承不同，运行时回转轴和轴承之间没有物理接触点，所以无需润滑油，能量损耗极低，效率极高，适用于多种工作环境。
[0008]现有的磁悬浮技术需要同时控制上下和/或者左右的双向移动，控制复杂，控制系统成本高。

技术实现思路

[0009]本申请为了解决上述技术问题提供直立式悬浮轴结构、电机、发电机主机及发电机组、系统。
[0010]本申请通过下述技术方案实现：
[0011]本申请提供的直立式悬浮轴结构，包括：
[0012]转轴，转轴上装或者不装叶轮；
[0013]两个径向气悬浮轴承；
[0014]永磁悬浮轴承，包括转子永磁轴承和定子永磁轴承，转子永磁轴承位于定子永磁轴承的上方；
[0015]转轴的上、下端分别套在其中一个所述径向气悬浮轴承中，所述转轴下端与转子永磁轴承连接；
[0016]所述定子永磁轴承上设或者不设电磁线圈，转子永磁轴承连接或者不连接有位移传感器。
[0017]本申请提供的一种直立式悬浮轴系统，包括机壳、高压气源和直立式悬浮轴结构，机壳有高压进气口和低压出气口；
[0018]所述直立式悬浮轴结构设置在所述机壳的内腔中，所述高压气源与所述高压进气口连接；
[0019]当转轴上装有叶轮时，高压进气口位于机壳的侧壁并朝向所述叶轮。
[0020]本申请提供的一种直立式电机，包括：
[0021]机壳，有高压进气口和低压出气口；
[0022]电机转子，竖直设置在所述机壳的内腔中；
[0023]环形的电机定子，安装在所述机壳内，电机定子环绕在所述电机转子外侧；
[0024]两个径向气悬浮轴承，安装在机壳内；
[0025]永磁悬浮轴承，安装在机壳内，永磁悬浮轴承包括转子永磁轴承和定子永磁轴承，转子永磁轴承位于定子永磁轴承的上方；
[0026]所述电机转子的转动轴的上、下端分别套在其中一个所述径向气悬浮轴承中，所述电机转子的转动轴的下端与转子永磁轴承连接；
[0027]所述定子永磁轴承上设或者不设电磁线圈，转子永磁轴承连接或者不连接有位移传感器；
[0028]电机转子上装或者不装叶轮，当电机转子上装有叶轮时，高压进气口位于机壳的侧壁并朝向所述叶轮。
[0029]本申请提供的一种发电机主机，包括：
[0030]机壳，侧壁有高压进气口，顶部有低压出气口；
[0031]发电机转子，竖直设置在所述机壳的内腔中；
[0032]环形的发电机定子，安装在所述机壳内，发电机定子环绕在所述发电机转子外侧；
[0033]叶轮，装于发电机转子的转动轴上并对应所述高压进气口；
[0034]两个径向气悬浮轴承，安装在机壳内；
[0035]永磁悬浮轴承，安装在机壳内，所述永磁悬浮轴承包括转子永磁轴承和定子永磁轴承，转子永磁轴承位于定子永磁轴承的上方；
[0036]发电机转子的转动轴的上、下端分别套在其中一个所述径向气悬浮轴承中，所述发电机转子的转动轴的下端与转子永磁轴承连接；
[0037]所述定子永磁轴承上设或者不设电磁线圈，转子永磁轴承连接或者不连接位移传
感器。
[0038]可选的，所述径向气悬浮轴承为静压轴承。
[0039]本申请提供的一种电磁悬浮ORC发电机组，包括高压气源和上述发电机主机，所述高压气源与所述高压进气口连接。
[0040]本申请提供的复合梯级发电机系统，包括热源装置、一级蒸发器、一级膨胀机、二级蒸发器、二级膨胀机、冷凝器和发电机；
[0041]一级膨胀机和二级膨胀机采用了上述直立式悬浮轴结构，一级膨胀机和二级膨胀机分别连接一台发电机；
[0042]热源装置、一级蒸发器、一级膨胀机、二级蒸发器、二级膨胀机、冷凝器依次连接，冷凝器与一级蒸发器和二级蒸发器连接；
[0043]热源装置提供的热源在一级蒸发器中与有机工质进行热交换，有机工质被加热到一级膨胀机所需温度和压力，随后引入一级膨胀机，一级膨胀机主轴输出的能量驱动发电机，实现热能
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机械能
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电能转换；
[0044]将在一级膨胀机中做完功的有机工质引入二级蒸发器，加热有机工质，有机工质被加热到二级膨胀机所需温度和压力，随后引入二级膨胀机，二级膨胀机主轴输出的能量驱动发电机，实现热能
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机械能
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电能转换。
[0045]与现有技术相比，本申请具有以下有益效果：
[0046]1、本申请采用永磁悬浮轴承支撑重量，采用气悬浮轴承进行径向支撑，可实现直立悬浮，工作时转轴或转子与其他部件无机械接触，无机械磨损，可延长使用寿命，基本上不需要维护；
[0047]2、现有的磁悬浮技术要控制上下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.直立式悬浮轴结构，其特征在于：包括：转轴（1），转轴（1）上装或者不装叶轮（9）；两个径向气悬浮轴承（2）；永磁悬浮轴承（3），包括转子永磁轴承（31）和定子永磁轴承（32），转子永磁轴承（31）位于定子永磁轴承（32）的上方；转轴（1）的上、下端分别套在其中一个所述径向气悬浮轴承（2）中，所述转轴（1）下端与转子永磁轴承（31）连接；所述定子永磁轴承（32）上设或者不设电磁线圈，转子永磁轴承（31）连接或者不连接有位移传感器（33）。2.根据权利要求1所述的直立式悬浮轴结构，其特征在于：所述径向气悬浮轴承（2）为静压轴承。3.一种直立式悬浮轴系统，其特征在于：包括机壳（4）、高压气源（5）和如权利要求1或2所述的直立式悬浮轴结构，机壳（4）有高压进气口（41）和低压出气口（42）；所述直立式悬浮轴结构设置在所述机壳（4）的内腔中，所述高压气源（5）与所述高压进气口（41）连接；当转轴（1）上装有叶轮（9）时，高压进气口（41）位于机壳（4）的侧壁并朝向所述叶轮（9）。4.一种直立式电机，其特征在于：包括：机壳（4），有高压进气口（41）和低压出气口（42）；电机转子（71），竖直设置在所述机壳（4）的内腔中；环形的电机定子（72），安装在所述机壳（4）内，电机定子（72）环绕在所述电机转子（71）外侧；两个径向气悬浮轴承（2），安装在机壳（4）内；永磁悬浮轴承（3），安装在机壳（4）内，永磁悬浮轴承（3）包括转子永磁轴承（31）和定子永磁轴承（32），转子永磁轴承（31）位于定子永磁轴承（32）的上方；所述电机转子（71）的转动轴的上、下端分别套在其中一个所述径向气悬浮轴承（2）中，所述电机转子（71）的转动轴的下端与转子永磁轴承（31）连接；所述定子永磁轴承（32）上设或者不设电磁线圈，转子永磁轴承（31）连接或者不连接有位移传感器（33）；电机转子（71）上装或者不装叶轮（9），当电机转子（71）上装有叶轮（9）时，高压进气口（41）位于机壳（4）的侧壁并朝向所述叶轮（9）。5.根据权利要求4所述的一种直立式电机，其特征在于：所述径向气悬浮轴承（2）为静压轴承。6.一种发电机主机，其特征在于：包括：机壳（4），侧壁有高压进气口（41），顶部有低压出气口（42）；发电机转子（81），竖直设置在所述机壳（4）的内腔中；环形的发电机定子（82），安装在所述机壳（4）内，发电机定子（82）环绕在所述发电...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙西亭，谢和平，李彪，李书恒，马举昌，廖家禧，王俊，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：新型
国别省市：