[发明专利]一种磁悬浮电机及其轴承结构

说明书

本发明公开一种磁悬浮电机及其轴承结构，该磁悬浮电机包括定子、转子以及磁轴承结构，其中，所述定子包括定子铁芯和定子绕组；所述磁轴承结构包括两个磁轴承，两个磁轴承分别设置在转子的两端；所述磁轴承包括固定座、轴承铁芯和轴承绕组，相对于转子的轴线，所述轴承铁芯倾斜设置。本发明通过设置可以同时承受径向和径向载荷的磁轴承，优化了转子的轴向空间，不仅减小转子的长度以及电机的整体体积，还可以有效提高运转的稳定性。

技术领域

本发明涉及磁悬浮电机，具体涉及一种磁悬浮电机及其轴承结构。

背景技术

磁悬浮电机是利用磁悬浮轴承是的电磁力作用，将电机转子悬浮于空中，使电机转子与电机定子之间没有机械接触，没有机械摩擦，是一种低损耗、高性能电机。在实现电机转子高转速的同时，还具有无机械磨损、能耗低、噪声小、寿命长，无需润滑和密封、无油污染等优点、磁悬浮电机转子转速只受转子材料抗拉强度的限制，因此磁悬浮电机转子的圆周速度可以很高，在高速设备中的应用越来越广泛。

现有的磁悬浮电机主要包括定子、转子和磁轴承，该磁轴承包括两个径向磁轴承和至少一个轴向磁轴承。其中，虽然轴向磁轴承能够承受转子的轴向载荷，使得电机在转子的轴向上受力平衡，但是同时带来以下的不足：

在结构上，径向轴承和轴向磁轴承均同轴套设在电机转子的外侧，占用电机转子较大的轴向空间，这样不仅会直接导致转子的长度较长，电机的体积较大，而且还会对电机的运转稳定性造成一定的影响。

发明内容

本发明的目的在于克服上述存在的问题，提供一种磁悬浮电机，该磁悬浮电机通过设置可以同时承受径向和径向载荷的磁轴承，优化了转子的轴向空间，不仅减小转子的长度以及电机的整体体积，还可以有效提高运转的稳定性。

本发明的另一个目的在于提供一种磁轴承结构。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种磁悬浮电机，包括定子、转子以及磁轴承结构，其中，所述定子包括定子铁芯和定子绕组；

所述磁轴承结构包括两个磁轴承，两个磁轴承分别设置在转子的两端；所述磁轴承包括固定座、轴承铁芯和轴承绕组，相对于转子的轴线，所述轴承铁芯倾斜设置。

上述磁悬浮电机的工作原理为：

工作时，由于轴承铁芯相对于转子的轴线倾斜设置，亦即轴承铁芯的轴线与转子的轴线相交，形成非直角的夹角；所以当磁轴承通电时，会产生相对转子倾斜的磁场力，经过受力分析，倾斜的磁场力可分解为一个平行于转子的轴线的轴向分力(相当于轴向轴承的作用力)和一个垂直于转子的轴线的径向分力(相当于径向轴承的作用力)。进一步，通过调节磁场力的大小，为转子提供平衡的支撑力，使得转子稳定悬浮。

本发明的一个优选方案，其中，所述转子的两端均设有多个倾斜面，所述轴承铁芯的轴线垂直于对应的倾斜面；所述倾斜面上设有磁钢。

优选地，所述磁钢通过表贴式设置在倾斜面上。通过上述结构，当磁轴承的支撑方式为电磁吸力型时，可以将磁钢换成导磁材料，例如45#钢；或者直接选用导磁材料的转子。

本发明的一个优选方案，其中，当转子竖向放置时，位于转子上端的磁轴承对转子施加磁吸力，位于转子下端的磁轴承对转子施加磁抗力。

本发明的一个优选方案，其中，当转子横向放置时，位于转子两端的磁轴承施加在转子上的作用力相同。

优选地，当磁轴承对转子施加磁吸力时，在同一个磁轴承中，以转子的轴线为界，位于上方的磁吸力大于位于下方的磁吸力。

优选地，当磁轴承对转子施加磁抗力时，在同一个磁轴承中，以转子的轴线为界，位于上方的磁抗力小于位于下方的磁抗力。具体地，在不同的应用场合中，通过调节电流的大小，可以使得转子稳定悬浮。