[发明专利]一种磁浮氢透平膨胀装置及方法

权利要求书

1.一种磁浮氢透平膨胀装置，其特征在于，包括磁浮轴承组件和转子系统，所述转子系统包裹于所述磁浮轴承组件之内；

所述转子系统包括转子主轴和分别设置于所述转子主轴两端的第一驱动轮与第二驱动轮，所述转子主轴包括制动电机转子，所述制动电机转子外侧设置相配合的制动电机定子，用于将轴功以电能的形式转出；

所述磁浮轴承组件包括径向轴承和轴向轴承，用于通电后形成悬浮固定所述转子系统的承载力；

所述径向轴承包括分设在制动电机转子两侧的第一径向轴承和第二径向轴承，第一径向轴承和第二径向轴承内设有沿周向均匀分布的偶数个磁极，每两个磁极用于调整所述径向轴承沿一个方向的磁力；

第一径向轴承和/或第二径向轴承靠近所述转子主轴一侧的表面设有沿轴向均匀分布的多组第二动压槽，每组包含沿周向均匀分布的多个第二动压槽；

根据第二动压槽获取转子主轴的最佳工作位置，调整径向轴承的磁力，使转子主轴的旋转中心与最佳工作位置重合，具体过程包括：

获得第二动压槽对应的偏心率λ；

假定第一偏位角根据偏心率和第一偏位角计算得出第一载荷角

假定第二偏位角根据偏心率和第二偏位角计算得出第二载荷角

根据第一载荷角、第一偏位角、第二载荷角、第二偏位角计算得到第三偏位角计算公式如下：

将偏位角和载荷角按照牛顿迭代法迭代若干轮，每轮迭代完成后根据偏心率和该轮次得到的偏位角计算得出对应的载荷角进入下一轮迭代，直至与的差值小于0.001迭代停止，得到最终偏位角，具体计算公式如下：

根据最终偏位角和偏心率确定最佳工作位置；

其中，根据偏心率和偏位角计算得出载荷角，包括：

将偏心率λ和偏位角γ₀代入Reynolds方程进行求解，得到x方向和y方向上的载荷力W_x和W_y；

根据载荷力W_x和W_y求得载荷角β₀，其中，载荷角的计算公式为

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述转子主轴还包括与其同轴设置的止推盘，所述轴向轴承包括分设在止推盘两侧的第一轴向轴承和第二轴向轴承，第一轴向轴承和第二轴向轴承内分别包裹有第一轴向线圈和第二轴向线圈，所述第一轴向线圈与所述第二轴向线圈相对设置。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述止推盘至少一侧设有多个第一动压槽；所述第一动压槽沿所述止推盘的轴向剖面结构为螺旋形，所述第二动压槽沿所述转子主轴的径向展开结构为人字型、八字型、π型中的至少一种。

4.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括至少两个保护轴承，所述保护轴承与所述径向轴承相邻设置，所述径向轴承与转子主轴的间隙大于所述保护轴承与转子主轴的间隙。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述转子主轴还包括第一轴颈和第二轴颈，所述第一轴颈设置于转子主轴靠近第一驱动轮的一端并与所述第一驱动轮连接，所述第二轴颈设置于转子主轴靠近第二驱动轮的一端并与所述第二驱动轮连接。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述制动电机转子位于所述第一轴颈与所述第二轴颈之间，所述第一轴颈远离所述第一驱动轮的一端与所述止推盘连接，所述止推盘的另一端连接所述制动电机转子；

所述第一轴向轴承、止推盘、第二轴向轴承、第一保护轴承、第一径向轴承、制动电机定子、第二径向轴承、第二保护轴承依次同轴设置于所述第一轴颈与所述第二轴颈之间。

7.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述磁浮氢透平膨胀装置还包括转速监控组件，所述转速监控组件包括电磁感应转速计和设置于转子系统上的凸台或凹槽；

所述第一径向轴承和第二径向轴承上沿所述磁极的设置方向设有位移传感器。