[發(fā)明專利]一種磁懸浮電機(jī)及其軸承結(jié)構(gòu)

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• 申請日: 2020-09-29
• 公開（公告）號: CN112271958A
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 伍尚權(quán);林學(xué)明;曹俊輝;王周葉
• 申請（專利權(quán)）人: 珠海格力電器股份有限公司;珠海凱邦電機(jī)制造有限公司
• 主分類號: H02N15/00
• 分類號: H02N15/00;H02K7/09;F16C32/04
• 代理公司: 廣州市時代知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44438
• 代理人: 楊樹民

本發(fā)明公開一種磁懸浮電機(jī)及其軸承結(jié)構(gòu)，該磁懸浮電機(jī)包括定子、轉(zhuǎn)子以及磁軸承結(jié)構(gòu)，其中，所述定子包括定子鐵芯和定子繞組；所述磁軸承結(jié)構(gòu)包括兩個磁軸承，兩個磁軸承分別設(shè)置在轉(zhuǎn)子的兩端；所述磁軸承包括固定座、軸承鐵芯和軸承繞組，相對于轉(zhuǎn)子的軸線，所述軸承鐵芯傾斜設(shè)置。本發(fā)明通過設(shè)置可以同時承受徑向和徑向載荷的磁軸承，優(yōu)化了轉(zhuǎn)子的軸向空間，不僅減小轉(zhuǎn)子的長度以及電機(jī)的整體體積，還可以有效提高運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及磁懸浮電機(jī)，具體涉及一種磁懸浮電機(jī)及其軸承結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

磁懸浮電機(jī)是利用磁懸浮軸承是的電磁力作用，將電機(jī)轉(zhuǎn)子懸浮于空中，使電機(jī)轉(zhuǎn)子與電機(jī)定子之間沒有機(jī)械接觸，沒有機(jī)械摩擦，是一種低損耗、高性能電機(jī)。在實現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)子高轉(zhuǎn)速的同時，還具有無機(jī)械磨損、能耗低、噪聲小、壽命長，無需潤滑和密封、無油污染等優(yōu)點、磁懸浮電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速只受轉(zhuǎn)子材料抗拉強(qiáng)度的限制，因此磁懸浮電機(jī)轉(zhuǎn)子的圓周速度可以很高，在高速設(shè)備中的應(yīng)用越來越廣泛。

現(xiàn)有的磁懸浮電機(jī)主要包括定子、轉(zhuǎn)子和磁軸承，該磁軸承包括兩個徑向磁軸承和至少一個軸向磁軸承。其中，雖然軸向磁軸承能夠承受轉(zhuǎn)子的軸向載荷，使得電機(jī)在轉(zhuǎn)子的軸向上受力平衡，但是同時帶來以下的不足：

在結(jié)構(gòu)上，徑向軸承和軸向磁軸承均同軸套設(shè)在電機(jī)轉(zhuǎn)子的外側(cè)，占用電機(jī)轉(zhuǎn)子較大的軸向空間，這樣不僅會直接導(dǎo)致轉(zhuǎn)子的長度較長，電機(jī)的體積較大，而且還會對電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性造成一定的影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述存在的問題，提供一種磁懸浮電機(jī)，該磁懸浮電機(jī)通過設(shè)置可以同時承受徑向和徑向載荷的磁軸承，優(yōu)化了轉(zhuǎn)子的軸向空間，不僅減小轉(zhuǎn)子的長度以及電機(jī)的整體體積，還可以有效提高運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性。

本發(fā)明的另一個目的在于提供一種磁軸承結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種磁懸浮電機(jī)，包括定子、轉(zhuǎn)子以及磁軸承結(jié)構(gòu)，其中，所述定子包括定子鐵芯和定子繞組；

所述磁軸承結(jié)構(gòu)包括兩個磁軸承，兩個磁軸承分別設(shè)置在轉(zhuǎn)子的兩端；所述磁軸承包括固定座、軸承鐵芯和軸承繞組，相對于轉(zhuǎn)子的軸線，所述軸承鐵芯傾斜設(shè)置。

上述磁懸浮電機(jī)的工作原理為：

工作時，由于軸承鐵芯相對于轉(zhuǎn)子的軸線傾斜設(shè)置，亦即軸承鐵芯的軸線與轉(zhuǎn)子的軸線相交，形成非直角的夾角；所以當(dāng)磁軸承通電時，會產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)子傾斜的磁場力，經(jīng)過受力分析，傾斜的磁場力可分解為一個平行于轉(zhuǎn)子的軸線的軸向分力(相當(dāng)于軸向軸承的作用力)和一個垂直于轉(zhuǎn)子的軸線的徑向分力(相當(dāng)于徑向軸承的作用力)。進(jìn)一步，通過調(diào)節(jié)磁場力的大小，為轉(zhuǎn)子提供平衡的支撐力，使得轉(zhuǎn)子穩(wěn)定懸浮。

本發(fā)明的一個優(yōu)選方案，其中，所述轉(zhuǎn)子的兩端均設(shè)有多個傾斜面，所述軸承鐵芯的軸線垂直于對應(yīng)的傾斜面；所述傾斜面上設(shè)有磁鋼。

優(yōu)選地，所述磁鋼通過表貼式設(shè)置在傾斜面上。通過上述結(jié)構(gòu)，當(dāng)磁軸承的支撐方式為電磁吸力型時，可以將磁鋼換成導(dǎo)磁材料，例如45#鋼；或者直接選用導(dǎo)磁材料的轉(zhuǎn)子。

本發(fā)明的一個優(yōu)選方案，其中，當(dāng)轉(zhuǎn)子豎向放置時，位于轉(zhuǎn)子上端的磁軸承對轉(zhuǎn)子施加磁吸力，位于轉(zhuǎn)子下端的磁軸承對轉(zhuǎn)子施加磁抗力。

本發(fā)明的一個優(yōu)選方案，其中，當(dāng)轉(zhuǎn)子橫向放置時，位于轉(zhuǎn)子兩端的磁軸承施加在轉(zhuǎn)子上的作用力相同。

優(yōu)選地，當(dāng)磁軸承對轉(zhuǎn)子施加磁吸力時，在同一個磁軸承中，以轉(zhuǎn)子的軸線為界，位于上方的磁吸力大于位于下方的磁吸力。

優(yōu)選地，當(dāng)磁軸承對轉(zhuǎn)子施加磁抗力時，在同一個磁軸承中，以轉(zhuǎn)子的軸線為界，位于上方的磁抗力小于位于下方的磁抗力。具體地，在不同的應(yīng)用場合中，通過調(diào)節(jié)電流的大小，可以使得轉(zhuǎn)子穩(wěn)定懸浮。