具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

参阅图1，结合图2至图4，对本实施例中的机械永磁混合轴承系统和立式安装电机进行详细说明。

本发明提供了一种机械永磁混合轴承系统，包括：永磁轴承部分和机械轴承部分，其中：永磁轴承部分包括永磁环1、外铁磁环2、内铁磁环3、外固定环4、内固定环5和上端盖6；机械轴承部分包括下机械轴承8、上机械轴承9、上轴承固定环14和下轴承固定环15。

具体的，永磁环1采用铁氧体材料，充磁方向为轴向向下。外铁磁环2为“C”形结构，上侧与上端盖6直接接触，且其“C”形结构两端的一个端面与电机转子10上表面形成气隙，另一个端面与永磁环1的上表面接触。内铁磁环3为“T”形结构，内铁磁环3的上表面与永磁环1的下表面接触，下表面与电机转子10上表面形成气隙。在内铁磁环3的两侧，设置有外固定环4和内固定环5，并且外固定环4和内固定环5均设有卡槽，使得内铁磁环3上端凸出部分能够卡入卡槽中，从而对内铁磁环3进行固定。外固定环4、内固定环5以及外铁磁环2设置有螺孔，利用螺钉可以将永磁轴承结构固定在上端盖6上，该结构可靠性高，永磁环1能够得到很好的保护，不会因为受拉应力而被破坏。此外，永磁环1、外铁磁环2、内铁磁环3、外固定环4，内固定环5、上端盖6与电机转子10同心设置。

具体的，可以通过增加永磁环1的厚度使电机转子10所受的轴向吸力大于电机转子10的重力，实际应用中，只需电机转子10所受的轴向吸力略大于电机转子10的重力即可。并且，转轴13的上机械轴承9为深沟球轴承，转轴13的下机械轴承8为圆柱滚子轴承。机械轴承部分通过上轴承固定环14和下轴承固定环15安装在定子上。由于电机转子10受到的合力轴向向上，因此上机械轴承9需要承受一个小的轴向压力。此外，上机械轴承9限制电机转子10的轴向位移，因此可以保证电机转子10与外铁磁环2以及内铁磁环3之间的气隙保持不变，维持电机转子10受力的稳定性。通过该设计方法，其有益之处为：上机械轴承9处的载荷和损耗小，下机械轴承8不承受轴向压力，提升了轴承的寿命与系统的能量利用率，电机转子10受力稳定，系统振动小。

进一步地，上端盖6、外固定环4、内固定环5、上轴承固定环14和下轴承固定环15都由相对磁导率接近1的非铁磁材料构成，以减小永磁环的漏磁，降低成本，更重要的是，永磁环的磁路不会与电机的主磁路产生耦合。

本实施例还提供了一种立式安装电机，包括转子部分、定子部分和上述的机械永磁混合轴承系统，其中：

转子部分包括立式安装的电机转子10和转轴13；

定子部分包括下端盖7、定子铁芯11和机壳12，所述定子铁芯11环绕在电机转子10外侧，机壳12固定在上端盖6和下端盖7之间，并且环绕在定子铁芯11外侧。

本实施例中，永磁环1产生的磁通路径16，如图4所示：永磁环1→内铁磁环3→气隙→电机转子10→气隙→外铁磁环2→永磁环1。磁通作用在电机转子10的上表面上，为电机转子10提供轴向向上的吸力。由于上端盖6由非铁磁材料构成，永磁环1产生的磁通几乎不经过定子铁芯11、机壳12，因此不会增加电机的电磁损耗。同理，永磁环1产生的磁通不经过转轴13和上机械轴承9，不会影响上机械轴承9的性能。

可以理解的是，本发明适用于所有立式安装电机装置，通过简单的磁路结构可以大幅减小甚至消除机械轴承上的重力负载，有效提升轴承系统的使用寿命，减小立式安装电机装置的轴承损耗以及振动，提升电机系统的效率；本发明提供的机械永磁混合轴承系统工艺制造简单，成本低，通过特殊的装配方式对永磁环进行保护，可靠性高；机械永磁混合轴承系统不会增加转轴的轴向长度，电机转子的临界转速高，系统的集成度高；永磁轴承结构永磁磁路短，不经过定子铁芯，不会给电机带来额外的电磁损耗。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。