[發明專利]磁軸承支撐的永磁同步電機及其磁軸承

在審

• 申請號: 202010585480.8
• 申請日: 2020-06-24
• 公開（公告）號: CN111628608A
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發明（設計）人: 李志鑫
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: H02K7/09
• 分類號: H02K7/09;H02K1/18;H02K3/28;H02K3/46;H02K1/22;H02K1/28;H02K21/38
• 代理公司: 浙江千克知識產權代理有限公司 33246
• 代理人: 張云波

磁軸承支撐的永磁同步電機及其磁軸承，包括電機安裝座、電機軸和磁軸承，電機軸轉動安裝在電機安裝座內，在電機軸的兩端均安裝有磁軸承，在電機安裝座上安裝有軸承安裝件，磁軸承安裝在軸承安裝件上，采用磁軸承采用雙磁鏈回路，永磁體磁鏈承擔高速軸及軸上部件的載荷及負載；線圈磁路控制高速軸的載荷波動，提高高速轉軸的穩定性。

技術領域

本發明屬于同步電機領域，具體涉及一種磁軸承支撐的永磁同步電機及其磁軸承。

背景技術

高速主軸在旋轉過程中，由于轉速過高，普通軸承發熱明顯，當摩擦產生的熱應力超過軸承的轉速極限，極易引起結構失效，可靠性降低。采用無接觸式的磁懸浮軸承和氣浮軸承系統，成為降低機械摩擦磨損、能量損耗，提高系統運行轉速的可替代方案。

采用磁軸承對旋轉主軸進行支撐，能夠進一步減小主軸的長度，提高主軸的臨界轉速、更好的控制主軸的穩定性，提高電能的利用率等。隨著電力電子技術的發展和電子器件價格的降低，磁軸承的應用會越來越廣泛。由于磁軸承和高速旋轉的主軸之間不存在物理接觸，能量的利用率將達到97％左右。

傳統的五自由度磁軸承，主要通過2個徑向磁軸承和1個軸向磁軸承，來控制旋轉主軸的5個自由度，保留主軸繞著主軸高速旋轉。存在軸承數量多，結構復雜，集成度較低，軸加工制造復雜等問題的出現。

發明內容

針對以上不足，本發明所要解決的技術問題是提供一種磁軸承支撐的永磁同步電機及其磁軸承，采用雙磁鏈回路，永磁體磁鏈承擔高速軸及軸上部件的載荷及負載；線圈磁路控制高速軸的載荷波動，提高高速轉軸的穩定性。

為解決以上技術問題，本發明采用的技術方案是，

磁軸承支撐的永磁同步電機，包括電機安裝座、電機軸和磁軸承，電機軸轉動安裝在電機安裝座內，在電機軸的兩端均安裝有磁軸承，在電機安裝座上安裝有軸承安裝件，磁軸承安裝在軸承安裝件上。

進一步的，軸承安裝件包括成對相對設置的安裝塊，安裝塊上挖設有軸承限位槽，磁軸承安裝在兩個相鄰的軸承限位槽之間。

進一步的，電機安裝座包括安裝座板、電機筒和電機永磁體，電機筒的兩端分別固定連接有安裝座板，電機永磁體固定安裝在電機筒內，電機軸轉動安裝在電機永磁體圍城的安裝腔內。

上述永磁同步電機的磁軸承，包括定子鐵芯、轉子鐵芯組件、定子永磁體、定子徑向線圈和定子軸向線圈，定子徑向線圈均勻地繞設在定子鐵芯的內側壁上，定子永磁體固定安裝在相鄰的定子徑向線圈之間，定子軸向線圈固定安裝在定子鐵芯的一側端部，定子永磁體、定子徑向線圈、定子軸向線圈合圍形成轉子安裝腔，轉子鐵芯組件安裝在轉子安裝腔內。

進一步的，轉子鐵芯組件包括轉子徑向鐵芯、轉子軸向鐵芯和隔磁板，轉子徑向鐵芯、轉子軸向鐵芯分別固定安裝在隔磁板的兩端，轉子軸向鐵芯靠近定子軸向線圈設置。

進一步的，隔磁板包括隔磁法蘭盤和鐵芯分隔板，鐵芯分隔板垂直連接在隔磁法蘭盤上，轉子徑向鐵芯、轉子軸向鐵芯分別安裝在隔磁法蘭盤的兩端。

進一步的，在定子鐵芯內設有軸向線圈安裝腔和徑向線圈安裝腔，定子永磁體、定子徑向線圈均固定安裝在徑向線圈安裝腔內，定子軸向線圈安裝在軸向線圈安裝腔內。

進一步的，徑向線圈安裝腔內固定連接有線圈柱。

進一步的，定子鐵芯的內側壁上挖設有線圈凹槽，線圈柱固定連接在線圈凹槽內。

進一步的，定子永磁體沿著整個磁軸承的徑向充磁，且同一個磁軸承內的所有定子永磁鐵的充磁方向一致，指向由徑向朝內或徑向朝外。