[发明专利]磁悬浮轴承、电机、压缩机和空调器

说明书

本申请提供一种磁悬浮轴承、电机、压缩机和空调器。该磁悬浮轴承包括轴向磁场控制部、径向磁场控制部和转子组件，轴向磁场控制部被配置为向转子组件提供轴向控制磁场，径向磁场控制部被配置为向转子组件提供径向控制磁场，轴向磁场控制部和径向磁场控制部之间设置有永磁体(1)，永磁体(1)同时为轴向磁场控制部和径向磁场控制部提供偏置磁场。根据本申请的磁悬浮轴承，能够有效减短转子轴向长度，简化转子结构，提高转轴固有频率，提升转子极限转速。

技术领域

本申请涉及磁悬浮技术领域，具体涉及一种磁悬浮轴承、电机、压缩机和空调器。

背景技术

磁悬浮轴承具有无接触、无磨损、高转速、高精度、不需要润滑和密封等一系列优良品质，是集电磁学、电子技术、控制工程、信号处理、机械学一体的高新技术产物。

磁悬浮轴承分为主动式、被动式、混合式三种类型，主动式磁悬浮轴承刚度大，可以精密控制，但产生单位承载力所需体积和功耗较大；被动式磁悬浮轴承利用磁性材料之间的吸力或斥力实现转子的悬浮，刚度和阻尼都比较低；混合式磁悬浮轴承运用永磁体提供偏置磁场取代主动式磁轴承中电磁铁产生的静态偏置磁场，减少控制绕组的安匝数，缩小轴承体积，提高轴承承载能力等；混合式磁悬浮轴承在对体积和功耗有严格要求的领域有着不可替代的优势，磁悬浮轴承又主要应用于高速、超高速场合。因此，磁悬浮系统的集成化、微型化和提高控制系统的稳定性与可靠性将是重点研究方向。

磁悬浮轴承系统要实现对转子的无接触支撑，需要对其空间的五个自由度进行控制。传统的磁悬浮结构利用永磁偏置前、后径向轴承控制转轴径向四自由度的悬浮控制，永磁偏置轴向轴承控制转轴轴向自由度的悬浮控制，两组永磁偏置径向电磁轴承和一组永磁偏置轴向轴承实现转子空间的五自由度悬浮，永磁体产生偏置磁场，通过辅助定子磁极、转轴、径向定子磁极形成闭合回路构成永磁偏置磁场，在径向定子磁极与转轴主气隙中形成偏置磁通，径向水平与竖直控制绕组通入控制电流产生控制磁场，经过定子铁芯内部与转轴形成控制磁场调节径向定子磁极与转轴主气隙间的偏置磁通，实现径向两自由度的悬浮控制。永磁体产生偏置磁场，通过左、右两端的定子铁芯、推力盘构成闭合回路，形成偏置磁场，在左、右定子铁芯与推力盘气隙中形成偏置磁通，控制绕组通入控制电流形成控制磁场，通过定子铁芯、推力盘形成闭合回路，构成控制磁路，调节左、右两端定子铁芯与推力盘中的偏置磁通，实现转轴轴向悬浮控制。每一组径向磁悬浮轴承控制转子径向两个自由度，轴向磁悬浮轴承控制转子轴向的平动自由度。

该磁悬浮系统结构存在着径向与轴向控制系统并列排布，转子长度增长，转子挠度大，固有频率小，转子极限转速低的问题。

发明内容

因此，本申请要解决的技术问题在于提供一种磁悬浮轴承、电机、压缩机和空调器，能够有效减短转子轴向长度，简化转子结构，提高转轴固有频率，提升转子极限转速。

为了解决上述问题，本申请提供一种磁悬浮轴承，包括轴向磁场控制部、径向磁场控制部和转子组件，轴向磁场控制部被配置为向转子组件提供轴向控制磁场，径向磁场控制部被配置为向转子组件提供径向控制磁场，轴向磁场控制部和径向磁场控制部之间设置有永磁体，永磁体同时为轴向磁场控制部和径向磁场控制部提供偏置磁场。

优选地，转子组件包括转子铁芯，轴向磁场控制部包括与转子铁芯的端面相对设置的轴向控制端，轴向控制端设置有轴向控制绕组。

优选地，转子组件包括转子铁芯，径向磁场控制部包括与转子铁芯的外周面相对设置的径向控制端，径向控制端设置有径向控制绕组。

优选地，永磁体设置在轴向磁场控制部的外周侧，径向磁场控制部设置在永磁体的外周侧。

优选地，轴向磁场控制部还包括轴向铁芯，轴向铁芯与转子铁芯的端面相对设置，轴向控制绕组设置在轴向铁芯朝向转子铁芯的一端。

优选地，轴向铁芯包括导磁板，导磁板设置有朝向转子铁芯凸出的环形凸起，环形凸起上设置有环形线槽，轴向控制绕组设置在环形线槽内，永磁体设置在导磁板的外周侧。