[發明專利]磁懸浮軸承組件及具有其的電機

在審

• 申請號: 202011166143.1
• 申請日: 2020-10-27
• 公開（公告）號: CN112145554A
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 胡余生;郭偉林;張芳;龔高;張超;吳瑞
• 申請（專利權）人: 珠海格力電器股份有限公司
• 主分類號: F16C32/04
• 分類號: F16C32/04;H02K7/09
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 豐佩印

本發明提供了一種磁懸浮軸承組件及具有其的電機。多個第一E型定子組件圍設成環形結構第一E型定子組件包括第一E型定子本體和第一繞組，第一E型定子本體的內圓上設置有多個第一定子齒，第一繞組為多個，多個第一繞組一一對應地設置于多個第一定子齒上，多個第一繞組中至少包括一個第一主繞組，其余的為第一輔助繞組，當第一主繞組失效時，第一輔助繞組開始作業以替代第一主繞組，當第一主繞組失效時，第一輔助繞組開始作業以替代第一主繞組，第一主繞組與其余第一輔助繞組獨立地控制。采用該結構的磁懸浮軸承組件的結構緊湊，能夠起到縮短磁懸浮軸承組件的軸向長度又能提升該磁懸浮組件的穩定性和可靠性。

技術領域

本發明涉及磁懸浮軸承設備技術領域，具體而言，涉及一種磁懸浮軸承組件及具有其的電機。

背景技術

磁懸浮軸承具有無接觸、無磨損、高轉速、高精度、不需要潤滑和密封等一系列優良品質，是集電磁學、電子技術、控制工程、信號處理、機械學一體的高新技術產物。

磁力軸承分為主動式、被動式、混合式三種類型，主動式磁力軸承剛度大，可以精密控制，但產生單位承載力所需體積和功耗較大。被動式磁力軸承利用磁性材料之間的吸力或斥力實現轉子的懸浮，剛度和阻尼都比較低。混合式磁力軸承運用永磁體提供偏置磁場取代主動式磁軸承中電磁鐵產生的靜態偏置磁場，減少控制繞組的安匝數，縮小軸承體積，提高軸承承載能力等。混合式磁力軸承對體積和功耗有嚴格要求的領域有著不可替代的優勢，磁力軸承又主要應用于高速、超高速場合。因此，磁懸浮系統的集成化、微型化和提高控制系統的穩定性與可靠性將是重點研究方向。

磁懸浮軸承系統要實現對轉子的無接觸支撐，需要對其空間的五個自由度進行控制。傳統的磁懸浮結構，采用永磁偏置前徑向軸承、永磁偏置后徑向軸承控制轉軸徑向四自由度的懸浮控制，永磁偏置軸向軸承控制轉軸軸向自由度的懸浮控制，兩組永磁偏置徑向電磁軸承和一組永磁偏置軸向軸承實現轉子空間的五自由度懸浮，通過永磁體產生偏置磁場，通過輔助定子磁極、轉軸、徑向定子磁極形成閉合回路，構成永磁偏置磁場，在徑向定子磁極與轉軸主氣隙中形成偏置磁通，徑向水平與豎直控制繞組通入控制電流產生控制磁場，經過定子鐵芯內部與轉軸形成控制磁場調節徑向定子磁極與轉軸主氣隙間的偏置磁通，實現徑向兩自由度的懸浮控制。其中，永磁體產生偏置磁場，通過左、右兩端的定子鐵芯、推力盤構成閉合回路，形成偏置磁場，在左、右定子鐵芯與推力盤氣隙中形成偏置磁通，控制繞組通入控制電流形成控制磁場，通過定子鐵芯、推力盤形成閉合回路，構成控制磁路，調節左、右兩端定子鐵芯與推力盤中的偏置磁通，實現轉軸軸向懸浮控制。每一組徑向磁懸浮軸承控制轉子徑向兩個自由度，軸向磁懸浮軸承控制轉子軸向的平動自由度。該磁懸浮系統結構存在兩個缺點：

1、兩個徑向軸承與軸向軸承并排放置，增加轉子軸向長度，懸浮系統軸向體積增大，轉子撓性增強。

2、徑向磁懸浮軸承同時進行徑向水平與豎直同時控制時，徑向兩自由度控制磁場相互耦合，控制邏輯復雜，徑向兩自由度控制繞組單一，當單一某一繞組出現故障時，對應徑向自由度的控制將失效，高速旋轉的轉軸將造成嚴重安全危害，懸浮系統穩定性與可靠性低。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種磁懸浮軸承組件及具有其的電機，以解決現有技術中磁懸浮軸承可靠性低的問題。

為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種磁懸浮軸承組件，包括第一定子組件，第一定子組件包括：第一E型定子組件，第一E型定子組件為多個，多個第一E型定子組件圍設成環形結構，第一E型定子組件包括第一E型定子本體和第一繞組，第一E型定子本體的內圓上設置有多個第一定子齒，第一繞組為多個，多個第一繞組一一對應地設置于多個第一定子齒上，多個第一繞組中至少包括一個第一主繞組，其余的為第一輔助繞組，當第一主繞組失效時，第一輔助繞組開始作業以替代第一主繞組，當第一主繞組失效時，第一輔助繞組開始作業以替代第一主繞組，第一主繞組與其余第一輔助繞組獨立地控制。