CN112615507A - 磁悬浮轴承组件、电机及压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种磁悬浮轴承组件、电机及压缩机。磁悬浮轴承组件包括，外壳铁芯设置有转轴；轴向定子组件设置于外壳铁芯内沿转轴的推力盘的外周侧设置；第一定子组件，第一定子组件设置于外壳铁芯并位于轴向定子组件的第一侧；第二定子组件，第二定子组件设置于外壳铁芯内并位于轴向定子组件的第二侧，第二定子组件与第一定子组件相对地设置；其中，第一定子组件和第二定子组件用于产生独立的径向控制磁场，轴向定子组件用于产生沿转轴的轴向方向的控制磁场。采用该结构的磁悬浮轴承组件的结构紧凑，能够有效缩短磁悬浮的轴向长度，且该结构简单、稳定性好。

Description

磁悬浮轴承组件、电机及压缩机

技术领域

本发明涉及磁悬浮轴承设备技术领域，具体而言，涉及一种磁悬浮轴承组件、电机及压缩机。

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。

磁力轴承分为主动式、被动式、混合式三种类型，主动式磁力轴承刚度大，可以精密控制，但产生单位承载力所需体积和功耗较大。被动式磁力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。混合式磁力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。混合式磁力轴承对体积和功耗有严格要求的领域有着不可替代的优势，磁力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，采用永磁偏置前径向轴承、永磁偏置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，通过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。其中，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两个缺点：

1、两个径向轴承与轴向轴承并排放置，增加转子轴向长度，悬浮系统轴向体积增大，转子挠性增强。

2、径向磁悬浮轴承同时进行径向水平与竖直同时控制时，径向两自由度控制磁场相互耦合，控制逻辑复杂，径向两自由度控制绕组单一，当单一某一绕组出现故障时，对应径向自由度的控制将失效，高速旋转的转轴将造成严重安全危害，悬浮系统稳定性与可靠性低。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种磁悬浮轴承组件、电机及压缩机，以解决现有技术中磁悬浮轴承轴向长度大的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种磁悬浮轴承组件，包括：外壳铁芯，外壳铁芯设置有转轴；轴向定子组件，部分的轴向定子组件设置于外壳铁芯内沿转轴的推力盘的外周侧设置；第一定子组件，第一定子组件设置于外壳铁芯并位于轴向定子组件的第一侧；第二定子组件，第二定子组件设置于外壳铁芯内并位于轴向定子组件的第二侧，第二定子组件与第一定子组件相对地设置；其中，第一定子组件和第二定子组件用于产生独立的径向控制磁场，轴向定子组件用于产生沿转轴的轴向方向的控制磁场。

进一步地，轴向定子组件包括：第一轴向铁芯，第一轴向铁芯设置于外壳铁芯内，第一轴向铁芯具有第一环形容纳槽；第二轴向铁芯，第二轴向铁芯设置于外壳铁芯内，第二轴向铁芯具有第二环形容纳槽，第一轴向铁芯和第二轴向铁芯相对地设置，以使第一环形容纳槽和第二环形容纳槽在推力盘的外周侧形成环形容纳腔；轴向绕组组件，轴向绕组组件的接入电流的方向可调地设置。

进一步地，轴向绕组组件包括：支撑架，支撑架的外周面设置有多个安装槽；绕组线圈，各安装槽内设置有一个绕组线圈。

进一步地，第一轴向铁芯包括：第一环形本体，第一环形本体靠近推力盘一侧的内周面上设置有第一环形齿部，第一环形齿部的外圆与第一环形本体的内圆之间具有距离地设置以形成第一环形容纳槽，第一环形齿部的端部朝向第二定子组件一侧延伸设置，且第一环形齿部的端部与推力盘的朝向第一定子组件一侧的表面相对地设置。

进一步地，第二轴向铁芯包括：第二环形本体，第二环形本体靠近推力盘一侧的内周面上设置有第二环形齿部，第二环形齿部的外圆与第二环形本体的内圆之间具有距离地设置以形成第二环形容纳槽，第二环形齿部的端部朝向第一定子组件一侧延伸设置，且第二环形齿部的端部与推力盘的朝向第二定子组件一侧的表面相对地设置；其中，第二环形本体的端部与第一环形本体的端部相抵接地设置，以使第一环形本体与第二环形本体之间形成用于容纳推力盘的空间。

进一步地，磁悬浮轴承组件还包括：永磁体，永磁体设置于外壳铁芯内，永磁体为扇形结构形结构，永磁体沿外壳铁芯的周向设置，且永磁体为多个，多个永磁体间隔地设置于轴向定子组件和外壳铁芯之间。

进一步地，第一定子组件包括：第一固定架，第一固定架为环形结构，第一固定架设置于外壳铁芯内，第一固定架的朝向第二定子组件的一端设置有多个第一定位板，多个第一定位板间隔地设置，相邻的第一定位板之间形成用于安装永磁体的第一定位槽。

进一步地，第一定子组件还包括：第一E型定子本体，第一E型定子本体为多个，多个第一E型定子本体沿第一固定架的周向设置于外壳铁芯内，多个第一E型定子本体位于第一固定架的远离第二定子组件的一端，各第一E型定子本体上均设置有至少一个独立控制的第一绕组线圈。

进一步地，第二定子组件包括：第二固定架，第二固定架为环形结构，第二固定架与第一固定架相对地设置，第二固定架设置于外壳铁芯内，第二固定架的朝向第一定子组件的一端设置有多个第二定位板，多个第二定位板间隔地设置，相邻的第二定位板之间形成用于安装永磁体的第二定位槽，第一定位槽与第二定位槽一一对应地设置。

进一步地，第二定子组件还包括：第二E型定子本体，第二E型定子本体为多个，多个第二E型定子本体沿第二固定架的周向设置于外壳铁芯内，多个第二E型定子本体位于第二固定架的远离第一定子组件的一端，各第二E型定子本体上均设置有至少一个独立控制的第二线圈绕组。

进一步地，设置于各安装槽内的绕组线圈独立地控制。

根据本发明的另一方面，提供了一种电机，包括磁悬浮轴承组件，磁悬浮轴承组件为上述的磁悬浮轴承组件。

根据本发明的另一方面，提供了一种压缩机，包括磁悬浮轴承组件，磁悬浮轴承组件为上述的磁悬浮轴承组件。

应用本发明的技术方案，通过在推力盘的外周侧设置轴向定子组件，在轴向定子组件的两侧分别设置第一定子组件和第二定子组件，且将第一定子组件和第二定子组件设置成产生独立控制磁场的设置方式，这样设置能够避免第一定子组件和第二定子组件在作业时发生耦合造成磁悬浮轴承组件的稳定性低的问题。由于是在推力盘的外周侧设置轴向定子组件，能够有效地缩短了磁悬浮轴承组件的轴向长度。采用该结构的磁悬浮轴承组件的结构紧凑，能够有效缩短磁悬浮的轴向长度，且该结构简单、稳定性好。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的磁悬浮轴承组件的第一实施例的结构示意图；

图2示出了根据本发明的磁悬浮轴承组件的第二实施例的爆炸结构示意图；

图3示出了根据本发明的磁悬浮轴承组件的第三实施例的磁路示意图；

图4示出了根据本发明的磁悬浮轴承组件的第四实施例的磁路示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、外壳体铁芯；

20、轴向定子组件；

21、第一轴向铁芯；211、第一环形容纳槽；212、第一环形本体；213、第一环形齿部；

22、第二轴向铁芯；221、第二环形容纳槽；222、第二环形本体；223、第二环形齿部；

23、轴向绕组组件；231、支撑架；2311、安装槽；232、绕组线圈；

30、第一定子组件；31、第一固定架；311、第一定位板；32、第一E型定子本体；

40、第二定子组件；41、第二固定架；411、第二定位板；42、第二E型定子本体；

50、转轴；51、推力盘；

60、永磁体。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

现在，将参照附图更详细地描述根据本申请的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员，在附图中，为了清楚起见，有可能扩大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的器件，因而将省略对它们的描述。

结合图1至图4所示，根据本申请的具体实施例，提供了一种磁悬浮轴承组件。

具体地，如图1所示，该磁悬浮轴承组件包括外壳铁芯10、轴向定子组件20、第一定子组件30、第二定子组件40。外壳铁芯10为导磁材料，外壳铁芯10设置有转轴50。部分的轴向定子组件20设置于外壳铁芯10内沿转轴50的推力盘51的外周侧设置。第一定子组件30设置于外壳铁芯10并位于轴向定子组件20的第一侧。第二定子组件40设置于外壳铁芯10内并位于轴向定子组件20的第二侧，第二定子组件40与第一定子组件30相对地设置；其中，第一定子组件30和第二定子组件40用于产生独立的径向控制磁场，轴向定子组件20用于产生沿转轴50的轴向方向的控制磁场。其中，本申请中的推力盘51的外周侧指的是：如图1所示，推力盘51为圆盘结构，轴向定子组件20沿推力盘51的外周面设置，即部分的轴向定子组件20位于推力盘51的外周面的外侧。

通过在推力盘的外周侧设置轴向定子组件，在轴向定子组件的两侧分别设置第一定子组件和第二定子组件，且将第一定子组件和第二定子组件设置成产生独立控制磁场的设置方式，这样设置能够避免第一定子组件和第二定子组件在作业时发生耦合造成磁悬浮轴承组件的稳定性低的问题。由于是在推力盘的外周侧设置轴向定子组件，能够有效地缩短了磁悬浮轴承组件的轴向长度。采用该结构的磁悬浮轴承组件的结构紧凑，能够有效缩短磁悬浮的轴向长度，且该结构简单、稳定性好。

轴向定子组件20包括第一轴向铁芯21、第二轴向铁芯22和轴向绕组组件23。第一轴向铁芯21设置于外壳铁芯10内，第一轴向铁芯21具有第一环形容纳槽211。第二轴向铁芯22设置于外壳铁芯10内，第二轴向铁芯22具有第二环形容纳槽221，第一轴向铁芯21和第二轴向铁芯22相对地设置，以使第一环形容纳槽211和第二环形容纳槽221在推力盘51的外周侧形成环形容纳腔。轴向绕组组件23的接入电流的方向可调地设置。这样设置能够通过改变接入电流的方向继而改变轴向定子组件20产生的磁场力对转轴的作用力的方向。

轴向绕组组件23包括支撑架231。支撑架231的外周面设置有多个安装槽2311。绕组线圈232，各安装槽2311内设置有一个绕组线圈232。其中，如图1和图2所示，安装槽2311为三个，三个安装槽2311内各设置一个线圈。

进一步地，第一轴向铁芯21包括第一环形本体212。第一环形本体212靠近推力盘51一侧的内周面上设置有第一环形齿部213。第一环形齿部213的外圆与第一环形本体212的内圆之间具有距离地设置以形成第一环形容纳槽211。第一环形齿部213的端部朝向第二定子组件40一侧延伸设置，且第一环形齿部213的端部与推力盘51的朝向第一定子组件30一侧的表面相对地设置。第二轴向铁芯22包括第二环形本体222。第二环形本体222靠近推力盘51一侧的内周面上设置有第二环形齿部223。第二环形齿部223的外圆与第二环形本体222的内圆之间具有距离地设置以形成第二环形容纳槽221。第二环形齿部223的端部朝向第一定子组件30一侧延伸设置，且第二环形齿部223的端部与推力盘51的朝向第二定子组件40一侧的表面相对地设置。其中，第二环形本体222的端部与第一环形本体212的端部相抵接地设置，以使第以使第一环形本体212与第二环形本体222之间形成用于容纳推力盘51的空间。这样设置能够提高轴向绕组组件23的安装稳定性，同时能够有效地减小磁悬浮轴承的轴向的长度。

如图2所示，磁悬浮轴承组件还包括永磁体60。永磁体60设置于外壳铁芯10内，永磁体60为扇形结构，永磁体60沿外壳铁芯10的周向设置，且永磁体60为多个，多个永磁体60间隔地设置于轴向定子组件20和外壳铁芯10之间。永磁体60用于产生偏置磁场。

其中，第一定子组件30包括第一固定架31和第一E型定子本体32。第一固定架31为环形结构，第一固定架31设置于外壳铁芯10内，第一固定架31的朝向第二定子组件40的一端设置有多个第一定位板311，多个第一定位板311间隔地设置，相邻的第一定位板311之间形成用于安装永磁体60的第一定位槽312。第一E型定子本体32为多个，多个第一E型定子本体32沿第一固定架31的周向设置于外壳铁芯10内，多个第一E型定子本体32位于第一固定架31的远离第二定子组件40的一端，各第一E型定子本体32上均设置有至少一个独立控制的第一绕组线圈。如图4所示，第一E型定子本体32的中间线圈为主线圈，位于其两侧的线圈为辅助线圈，当主线圈失效后，可以通过起用辅助线圈来实现同样的功能。

第二定子组件40包括第二固定架41和第二E型定子本体42。第二固定架41为环形结构，第二固定架41与第一固定架31相对地设置。第二固定架41设置于外壳铁芯10内。第二固定架41的朝向第一定子组件30的一端设置有多个第二定位板411，多个第二定位板411间隔地设置，相邻的第二定位板411之间形成用于安装永磁体60的第二定位槽412，第一定位槽312与第二定位槽412一一对应地设置。第二E型定子本体42为多个，多个第二E型定子本体42沿第二固定架41的周向设置于外壳铁芯10内，多个第二E型定子本体42位于第二固定架41的远离第一定子组件30的一端，各第二E型定子本体42上均设置有至少一个独立控制的第二线圈绕组。第二E型定子本体42的中间线圈为主线圈，位于其两侧的线圈为辅助线圈，当主线圈失效后，可以通过起用辅助线圈来实现同样的功能。

采用本申请的磁悬浮轴承组件，能够解决五自由度悬浮系统中两径向轴承与轴向轴承独立轴向排布，导致系统轴向空间增大，转子轴向长度伸长，挠性增大问题及径向永磁偏置轴承径向水平与竖直控制磁场相互耦合异常，简化磁悬浮系统的控制逻辑，提高磁悬浮轴承控制系统的稳定性与可靠性。

如图1和图3所示，永磁体产生偏置磁场通过外壳铁芯、径向定子铁芯(第一定子组件、第二定子组件)、转轴50、推力盘51、轴向定子组件20构成闭合回路，形成径向轴向偏置磁场C1。径向轴向偏置磁场C1在左、右第一E型定子本体32与转轴50形成的气隙中形成偏置磁通，径向控制主绕组C2提供控制主、副磁极与转轴50形成径向控制磁场C3，调节径向气隙处的偏置磁通，实现悬浮系统的径向四自由度控制。径向轴向偏置磁场C1在轴向定子组件20与推力盘51形成的气隙中形成偏置磁通，绕组线圈232通过轴向定子组件20、推力盘51形成轴向控制磁场C2，调节轴向气隙处的偏置磁通，实现悬浮系统的轴向单自由度控制，从而实现整轴五自由度悬浮控制。双径向轴承与轴向轴承一体化结构，系统轴向占用空间减小，转子轴向伸长缩短，挠性减小。径向控制系统运用E型磁极结构，各E型定子本体32之间设置有隔磁挡板，径向水平与竖直控制磁场相互独立，互不耦合，径向控制系统与轴向控制系统相互独立，单一控制，简化磁悬浮系统的控制逻辑，提高控制系统的稳定性，径向控制系统与轴向控制系统均为多绕组控制，提高磁悬浮系统的可靠性。

径向悬浮系统的工作原理如现有技术图1所示，径向轴向偏置磁场C1在第一E型定子本体32与转轴50气隙处形成偏置磁通，当转轴位于中心位置时，上、下气隙中的偏置磁通相同，转轴处于平衡状态。当转轴承受向下冲击时，转轴向下偏移，上端气隙增大，偏置磁通减小，下端气隙减小，偏置磁通增大，定子磁极对转轴的磁力与磁通的平方成正比，向下的磁力大于向上的磁力，转轴持续向下偏移，无法恢复至平衡位置。径向控制主绕组70通入控制电流，形成径向控制磁场C3，增大上端气隙控制磁通、减小下端控制磁通，实现上端气隙磁通量大于下端气隙磁通量，转轴向上偏移，恢复至平衡位置。同理当转轴水平偏移时，控制方法相同，径向水平与竖直控制磁场相互独立，互不耦合，简化控制逻辑。径向控制主绕组70失效，径向控制副绕组80可形成相同的径向控制磁场C3，同一侧径向控制绕组(如图4中径向控制主绕组70、径向控制主绕组80)失效，对立侧控制绕组增大控制电流，增大相应的控制磁场，可行驶相应的控制功能，实现径向自由度多绕组调控，提高系统可靠性。

轴向悬浮系统的工作原理如图3所示，径向轴向偏置磁场C1在轴向定子组件20与推力盘51左、右间隙处形成偏置磁通，左、右间隙偏置磁通相同时，转轴位于轴向平衡位置，当转轴承受向右冲击载荷时，转轴向右偏移，右侧气隙减小，磁通增大，左端气隙增大，磁通减小，转轴持续向右偏移，无法恢复平衡。绕组线圈232通入控制电流产生轴向控制磁场C2，左端气隙中的控制磁场与偏置磁场方向相同，相互叠加，右端气隙中的偏置磁场与控制磁场方向相反，相互抵消，使左端磁通大于右端磁通，转轴向左偏移，直至恢复到平衡位置。绕组线圈232为多绕组调控，每个绕组相互独立，当单一绕组异常，其余控制绕组增大控制电流，产生相同的轴向控制磁场C2，提高轴向悬浮系统的可靠性。

如图2所示，本申请中提供的磁悬浮轴承组件的实施工艺包括：第二E型定子本体铁芯通过热套方式由左侧装入第二固定架内，实现径向固定，接触面紧密贴合，通过螺钉锁紧，实现轴向固定。加热外壳体铁芯，第二固定架由右侧与外壳体铁芯10的凸台对正装配，进行径向定位，接触面紧密贴合，实现轴向定位。其中，永磁体60位扇形，四块扇形永磁体插入第二固定架的第二定位槽内，进行径向定位，永磁体的内、外表面分别与轴向定子铁芯的外表面、外壳体铁芯10的内表面紧密贴合。转轴由外壳体铁芯10的左侧入轴，与第一E型定子本体铁芯内磁极面贴合进行轴向定位。轴向绕组组件由右侧装入第一轴向铁芯的第一环形容纳槽内，构成前轴向定子组件，内部存在的轴向多控制绕组相互独立，单独通入控制电流。第一定子组件通过热套工艺，由右侧装入第一固定架内部，第一固定架由右侧装入外壳体铁芯10内部，第一固定架的第一环形容纳槽与永磁体相对应，实现周向固定，第一轴向铁芯、第二轴向铁芯的外磁极紧密贴合，实现轴向定位，第一固定架的外表面与外壳体铁芯10的内表面紧密贴合，实现径向定位。第一定子组件30和第二定子组件40分别装入第一固定架和第二固定架形成的扇形卡槽中，实现径向、轴向定位，第一固定架和第二固定架内部的径向控制主绕组与径向控制副绕组相互独立，独立通入控制电流，两个径向控制副绕组相互串联，当主绕组存在异常时，有副绕组可产生相同的径向控制磁场，从而实现径向自由度的调控。由上述的实施工艺从而完成整个五自由度磁悬浮系统的安装实施。

采用本申请的磁悬浮轴承结构，能够实现双径向-轴向轴承实现一体化，双径向控制系统与轴向控制系统相互独立，互不干扰，悬浮系统共用一个偏置磁路，有效缩短轴向占用空间，减少零件数量，节约材料成本。采用E型磁极结构使径向水平、竖直自由度控制系统分离，控制磁场互不耦合，相互独立，简化径向自由度的控制逻辑，提高磁悬浮系统的稳定性。E型磁极的主、副磁极缠绕主、副控制绕组，使径向自由度多绕组控制，主磁极与副磁极相互独立，某一主控制绕组出现故障时，两侧的副控制绕组通入相应控制电流，可产生与主控制绕组功能相同的控制磁场，当一侧控制主绕组与副绕组同时异常，可调节对立侧控制绕组中的输入电流，行使相应的控制功能，提高径向悬浮系统的可靠性。

径向控制系统与轴向控制系统相互独立，互不干扰，悬浮系统共用一个偏置磁场。使得磁悬浮系统轴向空间小，转轴长度短，挠性低，轴向-径向共用一个永磁体，减少零件数量，节约材料成本。本申请中采用E型径向定子铁芯，使径向水平、竖直自由度控制系统分离，使得径向水平与竖直方向自由度控制磁路相互独立，简化径向自由度控制逻辑，提高磁悬浮轴承径向控制的稳定性与可靠性。

在E型磁极的主、副磁极上缠绕主、副控制绕组，使径向自由度实现多绕组控制，从而使得径向自由度多绕组控制，避免出现单一绕组控制故障时，磁悬浮系统处于无控制状态，游戏地提高了径向磁悬浮系统的稳定性与可靠性。

同时绕组线圈232为多个独立控制的绕组线圈，单个控制绕组相互独立，并列排布，这样设置使得轴向自由度多绕组控制，避免出现单一绕组控制故障时，磁悬浮系统处于无控制状态，从而提高轴向悬浮系统的稳定性与可靠性。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

除上述以外，还需要说明的是在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种磁悬浮轴承组件，其特征在于，包括：

外壳铁芯(10)，所述外壳铁芯(10)设置有转轴(50)；

轴向定子组件(20)，部分的所述轴向定子组件(20)设置于所述外壳铁芯(10)内沿所述转轴(50)的推力盘(51)的外周侧设置；

第一定子组件(30)，所述第一定子组件(30)设置于所述外壳铁芯(10)并位于所述轴向定子组件(20)的第一侧；

第二定子组件(40)，所述第二定子组件(40)设置于所述外壳铁芯(10)内并位于所述轴向定子组件(20)的第二侧，所述第二定子组件(40)与所述第一定子组件(30)相对地设置；

其中，所述第一定子组件(30)和所述第二定子组件(40)用于产生独立的径向控制磁场，所述轴向定子组件(20)用于产生沿所述转轴(50)的轴向方向的控制磁场。

2.根据权利要求1所述的磁悬浮轴承组件，其特征在于，所述轴向定子组件(20)包括：

第一轴向铁芯(21)，所述第一轴向铁芯(21)设置于所述外壳铁芯(10)内，所述第一轴向铁芯(21)具有第一环形容纳槽(211)；

第二轴向铁芯(22)，所述第二轴向铁芯(22)设置于所述外壳铁芯(10)内，所述第二轴向铁芯(22)具有第二环形容纳槽(221)，所述第一轴向铁芯(21)和所述第二轴向铁芯(22)相对地设置，以使所述第一环形容纳槽(211)和所述第二环形容纳槽(221)在所述推力盘(51)的外周侧形成环形容纳腔；

轴向绕组组件(23)，所述轴向绕组组件(23)的接入电流的方向可调地设置。

3.根据权利要求2所述的磁悬浮轴承组件，其特征在于，所述轴向绕组组件(23)包括：

支撑架(231)，所述支撑架(231)的外周面设置有多个安装槽(2311)；

绕组线圈(232)，各所述安装槽(2311)内设置有一个所述绕组线圈(232)。

4.根据权利要求2所述的磁悬浮轴承组件，其特征在于，所述第一轴向铁芯(21)包括：

第一环形本体(212)，所述第一环形本体(212)靠近所述推力盘(51)的一侧的内周面上设置有第一环形齿部(213)，所述第一环形齿部(213)的外圆与所述第一环形本体(212)的内圆之间具有距离地设置以形成所述第一环形容纳槽(211)，所述第一环形齿部(213)的端部朝向所述第二定子组件(40)一侧延伸设置，且所述第一环形齿部(213)的端部与所述推力盘(51)的朝向所述第一定子组件(30)一侧的表面相对地设置。

5.根据权利要求4所述的磁悬浮轴承组件，其特征在于，所述第二轴向铁芯(22)包括：

第二环形本体(222)，所述第二环形本体(222)靠近所述推力盘(51)一侧的内周面上设置有第二环形齿部(223)，所述第二环形齿部(223)的外圆与所述第二环形本体(222)的内圆之间具有距离地设置以形成所述第二环形容纳槽(221)，所述第二环形齿部(223)的端部朝向所述第一定子组件(30)一侧延伸设置，且所述第二环形齿部(223)的端部与所述推力盘(51)的朝向所述第二定子组件(40)一侧的表面相对地设置；

其中，所述第二环形本体(222)的端部与所述第一环形本体(212)的端部相抵接地设置，以使所述第一环形本体(212)与所述第二环形本体(222)之间形成用于容纳所述推力盘(51)的空间。

6.根据权利要求1所述的磁悬浮轴承组件，其特征在于，所述磁悬浮轴承组件还包括：

永磁体(60)，所述永磁体(60)设置于所述外壳铁芯(10)内，所述永磁体(60)为扇形结构，所述永磁体(60)沿所述外壳铁芯(10)的周向设置，且所述永磁体(60)为多个，多个所述永磁体(60)间隔地设置于所述轴向定子组件(20)和所述外壳铁芯(10)之间。

7.根据权利要求1所述的磁悬浮轴承组件，其特征在于，所述第一定子组件(30)包括：

第一固定架(31)，所述第一固定架(31)为环形结构，所述第一固定架(31)设置于所述外壳铁芯(10)内，所述第一固定架(31)的朝向所述第二定子组件(40)的一端设置有多个第一定位板(311)，多个所述第一定位板(311)间隔地设置，相邻的所述第一定位板(311)之间形成用于安装永磁体(60)的第一定位槽(312)。

8.根据权利要求7所述的磁悬浮轴承组件，其特征在于，所述第一定子组件(30)还包括：

第一E型定子本体(32)，所述第一E型定子本体(32)为多个，多个所述第一E型定子本体(32)沿所述第一固定架(31)的周向设置于所述外壳铁芯(10)内，多个所述第一E型定子本体(32)位于所述第一固定架(31)的远离所述第二定子组件(40)的一端，各所述第一E型定子本体(32)上均设置有至少一个独立控制的第一绕组线圈。

9.根据权利要求7所述的磁悬浮轴承组件，其特征在于，所述第二定子组件(40)包括：

第二固定架(41)，所述第二固定架(41)为环形结构，所述第二固定架(41)与所述第一固定架(31)相对地设置，所述第二固定架(41)设置于所述外壳铁芯(10)内，所述第二固定架(41)的朝向所述第一定子组件(30)的一端设置有多个第二定位板(411)，多个所述第二定位板(411)间隔地设置，相邻的所述第二定位板(411)之间形成用于安装永磁体(60)的第二定位槽(412)，所述第一定位槽(312)与所述第二定位槽(412)一一对应地设置。

10.根据权利要求9所述的磁悬浮轴承组件，其特征在于，所述第二定子组件(40)还包括：

第二E型定子本体(42)，所述第二E型定子本体(42)为多个，多个所述第二E型定子本体(42)沿所述第二固定架(41)的周向设置于所述外壳铁芯(10)内，多个所述第二E型定子本体(42)位于所述第二固定架(41)的远离所述第一定子组件(30)的一端，各所述第二E型定子本体(42)上均设置有至少一个独立控制的第二线圈绕组。

11.根据权利要求3所述的磁悬浮轴承组件，其特征在于，设置于各所述安装槽(2311)内的所述绕组线圈(232)独立地控制。

12.一种电机，包括磁悬浮轴承组件，其特征在于，所述磁悬浮轴承组件为权利要求1至11中任一项所述的磁悬浮轴承组件。

13.一种压缩机，包括磁悬浮轴承组件，其特征在于，所述磁悬浮轴承组件为权利要求1至11中任一项所述的磁悬浮轴承组件。

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