CN113217538A - 磁悬浮轴承结构、电机 - Google Patents

磁悬浮轴承结构、电机 Download PDF

Info

Publication number
CN113217538A
CN113217538A CN202110505219.7A CN202110505219A CN113217538A CN 113217538 A CN113217538 A CN 113217538A CN 202110505219 A CN202110505219 A CN 202110505219A CN 113217538 A CN113217538 A CN 113217538A
Authority
CN
China
Prior art keywords
radial
axial
magnetic
rotating shaft
air gap
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110505219.7A
Other languages
English (en)
Inventor
曹俊辉
伍尚权
林学明
郑克强
王周叶
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Gree Electric Appliances Inc of Zhuhai
Zhuhai Kaibang Motor Manufacture Co Ltd
Original Assignee
Gree Electric Appliances Inc of Zhuhai
Zhuhai Kaibang Motor Manufacture Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gree Electric Appliances Inc of Zhuhai, Zhuhai Kaibang Motor Manufacture Co Ltd filed Critical Gree Electric Appliances Inc of Zhuhai
Priority to CN202110505219.7A priority Critical patent/CN113217538A/zh
Publication of CN113217538A publication Critical patent/CN113217538A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
    • F16C32/0406—Magnetic bearings
    • F16C32/044—Active magnetic bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
    • F16C32/0406—Magnetic bearings
    • F16C32/044—Active magnetic bearings
    • F16C32/0459—Details of the magnetic circuit
    • F16C32/0461—Details of the magnetic circuit of stationary parts of the magnetic circuit
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
    • F16C32/0406—Magnetic bearings
    • F16C32/044—Active magnetic bearings
    • F16C32/047—Details of housings; Mounting of active magnetic bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
    • F16C32/0406—Magnetic bearings
    • F16C32/044—Active magnetic bearings
    • F16C32/0474—Active magnetic bearings for rotary movement
    • F16C32/0493—Active magnetic bearings for rotary movement integrated in an electrodynamic machine, e.g. self-bearing motor
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/02—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies
    • H02K15/03—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies having permanent magnets
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/14—Casings; Enclosures; Supports
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/08—Structural association with bearings
    • H02K7/09—Structural association with bearings with magnetic bearings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N15/00—Holding or levitation devices using magnetic attraction or repulsion, not otherwise provided for
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2380/00—Electrical apparatus
    • F16C2380/26—Dynamo-electric machines or combinations therewith, e.g. electro-motors and generators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2201/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the magnetic circuits
    • H02K2201/03—Machines characterised by aspects of the air-gap between rotor and stator

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)

Abstract

本发明提供一种磁悬浮轴承结构、电机，其中磁悬浮轴承结构，包括：轴承外壳，套装于转轴组件上；径向位置调控组件，用于控制调整转轴组件的径向位移；轴向位置调控组件，用于控制调整转轴组件的轴向位移，径向位置调控组件、轴向位置调控组件沿转轴组件的轴向套装于转轴组件上，轴向位置调控组件背离径向位置调控组件的一侧与转轴组件具有的止推盘之间形成轴向工作气隙；磁钢，具有N极与S极，被夹设于径向位置调控组件与轴向位置调控组件之间且N极朝向轴向工作气隙一侧。根据本发明，能够使磁钢的N极发出的磁力线以更短的路径穿过轴向工作气隙中，从而能够极大程度的降低磁力线穿行路径过程导致的漏磁现象。

Description

磁悬浮轴承结构、电机
技术领域
本发明属于磁悬浮轴承设计技术领域，具体涉及一种磁悬浮轴承结构、电机。
背景技术
磁悬浮轴承(简称磁轴承)是利用电磁力作用，将转子悬浮于空中使转子与定子之间脱离机械接触，降低磨损消耗、提高效率。混合式径向轴承为一种常见的磁悬浮轴承，其采用磁钢(例如永磁体)来产生偏置磁场，线圈通电产生的磁场只是提供平衡负载或外界干扰的动磁场，可以大大降低系统因偏磁电流产生的功率损耗、节约了能源、缩小了功放散热器的体积。混合式磁悬浮轴承的电磁铁(也即线圈)所需的安匝数只有主动磁悬浮轴承的一半，缩小了磁轴承的体积，减轻了磁轴承的重量，这种磁轴承在磁悬浮电机、高速飞轮储能装置等方面具有广泛的应用前景。
图8示出了相关技术中的一款混合式径向轴承，主要由铁芯a、径向环b、导磁环c、磁钢d、线圈e、壳体f等组成，该产品可实现轴承转子的径向控制但同时存在以下缺点：径向组件只有铁芯处起到径向控制效果，导磁环处不起到控制作用，对磁钢的利用率不高。
为了克服图8中所示混合式径向轴承的不足，相关技术中提供了一种三自由度混合式磁悬浮轴承，其同时具备了能够提供径向磁场对转子的径向位置进行调整的径向调控组件以及能够提供轴向磁场对转子的轴向位置进行调整的轴向调控组件，其中的径向调控组件与轴向调控组件共用磁钢，从而使磁轴承的结构简单紧凑，但是，相关技术中的磁钢在轴向磁场的形成方面磁力线从磁钢的N极发出后需要经过较长的导磁路径方能到达轴向工作气隙，长距离的导磁路径漏磁现象较严重，导致磁钢的利用率偏小或者产生相同的偏置效果需要的磁钢体积或者牌号更大，使磁轴承的体积增大或者成本提高。
发明内容
因此，本发明提供一种磁悬浮轴承结构、电机，以克服现有技术中磁钢的N极与轴向工作气隙之间导磁路径过长导致的漏磁现象较严重带来磁轴承的体积增大或者成本提高的不足。
为了解决上述问题，本发明提供一种磁悬浮轴承结构，包括：
轴承外壳，套装于转轴组件上；
径向位置调控组件，装设于所述轴承外壳内，用于控制调整所述转轴组件的径向位移；
轴向位置调控组件，装设于所述轴承外壳内，用于控制调整所述转轴组件的轴向位移，所述径向位置调控组件、轴向位置调控组件沿所述转轴组件的轴向套装于所述转轴组件上，所述轴向位置调控组件背离所述径向位置调控组件的一侧与所述转轴组件具有的止推盘之间形成轴向工作气隙；
磁钢，具有N极与S极，被夹设于所述径向位置调控组件与所述轴向位置调控组件之间且所述N极朝向所述轴向工作气隙一侧。
在一些实施方式中，
所述轴向位置调控组件包括轴向定子铁芯，所述轴向定子铁芯具有的第一轴孔与所述转轴组件之间形成第一环形气隙，所述径向位置调控组件包括径向定子铁芯，所述径向定子铁芯具有的第二轴孔与所述转轴组件之间形成径向工作气隙，所述第一环形气隙的径向宽度小于所述径向工作气隙的径向宽度。
在一些实施方式中，
所述径向位置调控组件还包括径向导磁环，所述轴承外壳上构造有轴承室，所述径向定子铁芯被夹设于所述轴承室的轴向底壁与所述径向导磁环之间。
在一些实施方式中，
所述径向导磁环与所述轴承室的周壁之间螺纹连接。
在一些实施方式中，
所述转轴组件还包括转轴，所述转轴上与所述径向定子铁芯对应的外周壁上套装有径向转子铁芯，所述径向转子铁芯与所述径向定子铁芯之间形成所述径向工作气隙。
在一些实施方式中，
所述止推盘套装于所述转轴上，且能够对所述径向转子铁芯形成轴向定位。
在一些实施方式中，
所述止推盘与所述径向转子铁芯之间还夹设有导磁过渡套环，所述导磁过渡套环与所述轴向定子铁芯之间形成所述第一环形气隙。
在一些实施方式中，
所述轴向位置调控组件还包括轴向控制线圈，所述轴向控制线圈通过线圈骨架设置于所述轴向定子铁芯朝向所述止推盘的一侧。
在一些实施方式中，
所述线圈骨架具有环槽以及与所述轴向定子铁芯上的凹槽配合连接的连接凸起，所述环槽用于安装所述轴向控制线圈。
本发明还提供一种电机，包括上述的磁悬浮轴承结构。
本发明提供的一种磁悬浮轴承结构、电机，将所述磁钢具有的N极朝向所述轴向工作气隙一侧，能够使所述磁钢的N极发出的磁力线以更短的路径穿过所述轴向工作气隙中，从而能够极大程度的降低磁力线穿行路径过程导致的漏磁现象，从而有利于选择较小体积或者较低牌号的磁钢实现相同轴向偏置目的，进而使磁悬浮轴承的结构更加紧凑、制造成本得到降低。
附图说明
图1为本发明实施例的磁悬浮轴承结构的内部结构示意图(截面)；
图2为图1中的径向位置调控组件的结构示意图；
图3为图1中的轴向位置调控组件的结构示意图；
图4为图1中轴向控制线圈中通入第一方向电流时的轴向偏置磁场(图中虚线路径)以及轴向控制磁场(图中实线路径)的磁力线的路径；
图5为图1中轴向控制线圈中通入第二方向(与第一方向相反)电流时的轴向偏置磁场(图中虚线路径)以及轴向控制磁场(图中实线路径)的磁力线的路径；
图6为图1中径向偏置磁场(图中虚线路径)以及径向控制磁场(图中实线路径)的磁力线的路径；
图7为本发明实施例的电机的内部结构示意图；
图8为现有技术中的磁悬浮轴承的内部结构示意图。
附图标记表示为：
1、轴承外壳；11、装配定位孔；2、径向位置调控组件；21、径向定子铁芯；22、径向导磁环；23、径向控制线圈；3、轴向位置调控组件；31、轴向定子铁芯；32、轴向控制线圈；33、线圈骨架；331、连接凸起；332、环槽；4、磁钢；100、转轴组件；101、止推盘；102、转轴；103、径向转子铁芯；104、导磁过渡套环；201、轴向工作气隙；202、第一环形气隙；203、径向工作气隙；301、电机壳体；302、电机定子；303、电机转子铁芯。
具体实施方式
结合参见图1至图8所示，根据本发明的实施例，提供一种磁悬浮轴承结构，尤其是一种混合式磁悬浮轴承结构，包括：轴承外壳1，套装于转轴组件100上；径向位置调控组件2，装设于所述轴承外壳1内，用于控制调整所述转轴组件100的径向位移，具体的，所述径向位置调控组件2包括径向定子铁芯21以及绕设于所述径向定子铁芯21的多个定子齿上的径向控制线圈23(通过镶线方式)；轴向位置调控组件3，装设于所述轴承外壳1内，用于控制调整所述转轴组件100的轴向位移，所述轴向位置调控组件3包括轴向定子铁芯31以及与之同心绕设的轴向控制线圈32；所述径向位置调控组件2、轴向位置调控组件3沿所述转轴组件100的轴向套装于所述转轴组件100上，所述轴向位置调控组件3背离所述径向位置调控组件2的一侧与所述转轴组件100具有的止推盘101之间形成轴向工作气隙201；磁钢4，具有N极与S极，被夹设于所述径向位置调控组件2与所述轴向位置调控组件3之间且所述N极朝向所述轴向工作气隙201一侧；能够理解的，所述止推盘101在一般情况下是与所述转轴组件100具有的转轴102组装为一体的，当然，在一些情况下，所述止推盘101还可以是所述转轴102的一个有机部分，也即所述止推盘101与所述转轴102一体成型，而无论是何种情形，至少所述止推盘101的材质因为导磁材料(例如45#导磁材料)。
该技术方案中，将所述磁钢4具有的N极朝向所述轴向工作气隙201一侧，能够使所述磁钢4的N极发出的磁力线以更短的路径穿过所述轴向工作气隙201中，从而能够极大程度的降低磁力线穿行路径过程导致的漏磁现象，从而有利于选择较小体积或者较低牌号的磁钢实现相同轴向偏置目的，进而使磁悬浮轴承的结构更加紧凑、制造成本得到降低。
另外，该技术方案中的所述径向位置调控组件2、轴向位置调控组件3能够通过其中分别具有的线圈来控制磁通的轴、径向流向，实现径向-轴向同时由一个磁悬浮轴承控制的效果，具有体积小、重量轻、效率高等特点，能减小转轴102的轴向长度从而提高电机转子的临界转速。
在一些实施方式中，所述轴向定子铁芯31具有的第一轴孔与所述转轴组件100之间形成第一环形气隙202，所述第一环形气隙202并非轴向位置或者径向位置调整的工作气隙，所述径向定子铁芯21具有的第二轴孔与所述转轴组件100之间形成径向工作气隙203，所述径向工作气隙203则是所述转轴组件100的径向位置的调整工作气隙，其与所述轴向工作气隙201共同实现了磁悬浮轴承的三自由度的调整，也即所述转轴组件100的轴向位置以及径向位置的调整控制，所述第一环形气隙202的径向宽度小于所述径向工作气隙203的径向宽度，该技术方案中，通过将非工作气隙的第一环形气隙202的径向宽度设计的比作为径向调控工作气隙的所述径向工作气隙203的径向宽大小，能够在所述转轴组件100运转过程中偏离其旋转中轴线(也即转轴组件100的周向波动较大)时有效防止对所述径向定子铁芯21的损坏。
在一些实施方式中，所述径向位置调控组件2还包括径向导磁环22，所述轴承外壳1上构造有轴承室(图中未标引)，所述径向定子铁芯21被夹设于所述轴承室的轴向底壁与所述径向导磁环22之间，相关技术中，所述径向定子铁芯21多是与所述轴承外壳1之间采用过盈配合的方式实现连接，所述径向定子铁芯21为多片冲片叠压形成，在所述径向定子铁芯21装配到所述轴承室中，其缺少其轴向的压装定位，这使所述径向定子铁芯21存在在工作过程中散片的风险，而本发明中通过所述径向导磁环22(其具体材质例如可以为45#导磁材料)与所述轴承室的轴向底壁的夹紧，提升所述径向定子铁芯21的叠压强度，有效防止散片现象的发生。另外，该技术方案还能够便利所述径向定子铁芯21在所述轴承室中的装配过程，具体的，本发明的所述径向定子铁芯21在磁悬浮轴承的具体组装过程中可以先与所述径向导磁环22形成有效连接后，再将两者作为一个整体组装于所述轴承中时，由于所述轴承室与所述径向导磁环22的夹紧定位方式，无需采用工艺相对繁琐的过盈配合方式。最好的，所述径向导磁环22与所述轴承室的周壁之间螺纹连接。
在一些实施方式中，所述转轴组件100的转轴102与所述径向定子铁芯21对应的外周壁上套装有径向转子铁芯103，所述径向转子铁芯103与所述径向定子铁芯21之间形成所述径向工作气隙203，所述径向转子铁芯103例如可以过盈配合的方式套装于所述转轴102上，当然在一些情况下，所述径向转子铁芯103还可以通过其他的方式被可靠定位于所述转轴102上。
在一些实施方式中，所述止推盘101套装于所述转轴102上，且能够对所述径向转子铁芯103形成轴向定位，进一步地，所述止推盘101与所述径向转子铁芯103之间还夹设有导磁过渡套环104(其具体材质例如可以为45#导磁材料)，所述导磁过渡套环104与所述轴向定子铁芯31之间形成所述第一环形气隙202。所述止推盘101与所述导磁过渡套环104在形成轴向的磁路传导介质的同时，还能够对所述径向转子铁芯103的轴向予以有效固定。进一步讲，所述导磁过渡套环104的设置则能够使所述止推盘101与所述轴向定子铁芯31的对应轴端之间的轴向工作气隙201的轴向宽度处于合理范围内，同时还能够减小止推盘101与转轴102的套装配合面，尤其是在止推盘101与转轴102之间为过盈配合时，套装配合面轴长的减小能够显著降低装配难度，而所述导磁过渡套环104与所述转轴102之间则可以是间隙或者过度配合方式的套装即可。
在一些实施方式中，所述轴向位置调控组件3还包括轴向控制线圈32，所述轴向控制线圈32通过线圈骨架33设置于所述轴向定子铁芯31朝向所述止推盘101的一侧，所述线圈骨架33作为所述轴向控制线圈32的缠绕载体，能够便于所述轴向控制线圈31的绕设，且能够有效防止所述轴向控制线圈32在破损时与所述轴向定子铁芯31之间的绝缘。
所述线圈骨架33具有环槽332以及与所述轴向定子铁芯31上的凹槽配合连接的连接凸起331，所述环槽332用于安装所述轴向控制线圈32，其中，所述连接凸起331的具体结构型式可以是多样的，例如，可以为多个沿圆周方向间隔分布的凸柱，还可以为一个连续的环壁，其具体设置型式应与所述轴向定子铁芯31的轴端的凹槽结构型式相匹配。所述轴向控制线圈32与所述环槽332的配合面之间粘接，例如采用AB胶进行粘接，确保所述轴向控制线圈32的可靠固定。
所述径向定子铁芯21、轴向定子铁芯31、径向转子铁芯103中的任意各个皆可以采用多片硅钢片叠压形成。
以下结合附图4至6对本发明的磁悬浮轴承结构的磁力线路径及相应的控制进行描述：
如图4所示出，为在所述轴向控制线圈32中通入第一方向(以图4所示方向，由纸面的外侧朝向内侧)的电流时的磁力线路径，其中的虚线为所述磁钢4提供的偏置磁场路径，具体为：磁钢4-轴向定子铁芯31-第一环形气隙202(或轴向工作气隙201-止推盘101)-导磁过渡套环104-径向转子铁芯103-径向工作气隙203-径向定子铁芯21-磁钢4，此时可以看到，所述磁钢4发出的磁力线能够经过最短的路径抵达所述轴向工作气隙201处，提高了磁利用率；其中的实线为所述轴向控制线圈32提供控制磁场路径，具体为：轴向定子铁芯31-第一环形气隙202-导磁过渡套环104-止推盘101-轴向工作气隙201，控制磁场未经过磁钢4。而可以理解的，如图5所示出，其中的轴向控制线圈32的中电流方向与第一方向正好相反(第二方向，也即由纸面内部朝外)，此时磁钢4的偏置磁路方向不变，但控制磁路方向则正好相反。
轴向控制运行的原理为：如图4所示出，电流通电为第一方向，由于磁钢4的偏置磁路与所述轴向控制线圈32的控制磁路的方向存在异同，从而使所述轴向工作气隙201处的磁密减小，第一环形气隙202处的磁密增大，在电流合适时使得轴向工作气隙201处的磁密为零，即轴承组件轴向出力为零；相反的，如图5所示出，电流通电为第二方向，由于磁钢4的偏置磁路与所述轴向控制线圈32的控制磁路的方向存在异同，从而使所述轴向工作气隙201处的磁密增大，第一环形气隙202处的磁密减小，在电流合适时使得轴向工作气隙201磁密达到最大，即轴承组件轴向出力为最大值，需要指出的是，根据前述原理，只能控制一个轴向的方向，因此，在转轴的另一端应还需一个对应的磁悬浮轴承共同达成轴向双方向的控制。
如图6所示出，其中虚线为磁钢4提供的偏置磁路，具体为：磁钢4-轴向定子铁芯31-第一环形气隙202(或轴向工作气隙201-止推盘101)-导磁过渡套环104-径向转子铁芯103-径向工作气隙203-径向定子铁芯21-磁钢4，也即，其与磁钢在轴向上提供的偏置磁场路径一致；其中实线为径向控制线圈23提供的控制磁场路径，具体为：径向转子铁芯103-径向定子铁芯21-径向转子铁芯103，控制磁场未经过磁钢4。
径向控制运行的原理为：如图5所示出，磁钢4提供的偏置磁场均为圆内朝外，当线圈不通电时，径向工作间隙中的磁密在圆周方向上均相等(磁钢4的N极朝向对径向偏置磁场磁密与无明显影响)，因此形成的电磁力合力为零；可调节径向控制线圈23的电流大小与方向，使得径向工作间隙(也即径向工作气隙203)中的磁密一端增强，对应的另一端减弱使得轴承组件对轴承转子有朝着某一方向的力，实现径向控制，必须提到的，需要在转子(转轴102)两端都形成径向控制才能达到转子的径向控制，因此在转子(转轴102)的另一端应还需一个轴承组件(也即前述磁悬浮轴承结构)共同达成径向控制效果。
根据本发明的实施例，还提供一种电机，包括上述的磁悬浮轴承结构。所述电机具有电机壳体301，其轴向两端分别设有上述的磁悬浮轴承结构，所述转轴102的中间套装有电机转子铁芯303，所述电机转子铁芯303的径向外侧套装有电机定子302，以在两者之间形成电机定转子气隙，所述电机定子302可以过盈套装于所述电机壳体301的环壁内。具体的，所述磁悬浮轴承结构分别处于所述转轴102的轴向两端，其分别通过相应的轴承外壳1上具有的装配定位孔11与电机壳体301的两端对应位置装配固定连接，从而实现对所述转轴102以及转轴102上的电机转子铁芯303的两端支承。
所述磁悬浮轴承结构的装配采用如下方式：
轴承定子组件的装配：径向导磁环22与径向定子铁芯21采用热套进行过盈配合，之后将径向控制线圈23绕设于所述径向定子铁芯2的相应位置处，形成径向组件(也即图2所示出的径向位置调控组件)；径向组件、磁钢4、装配了线圈骨架33后的轴向定子铁芯31通过热套装配至轴承外壳1内，待冷却后完成轴承定子组件装配。
轴承转子组件的装配，先将径向轴承转子铁芯103(叠片)的热套在转轴102上，再套入导磁过渡套环104压紧径向轴承转子铁芯103，后进行轴承定子组件的装配固定，具体的，分别通过相应的轴承外壳1上具有的装配定位孔11与电机壳体301的两端对应位置装配固定连接，最后再进行止推盘101的热套。
本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种磁悬浮轴承结构，其特征在于，包括：
轴承外壳(1)，套装于转轴组件(100)上；
径向位置调控组件(2)，装设于所述轴承外壳(1)内，用于控制调整所述转轴组件(100)的径向位移；
轴向位置调控组件(3)，装设于所述轴承外壳(1)内，用于控制调整所述转轴组件(100)的轴向位移，所述径向位置调控组件(2)、轴向位置调控组件(3)沿所述转轴组件(100)的轴向套装于所述转轴组件(100)上，所述轴向位置调控组件(3)背离所述径向位置调控组件(2)的一侧与所述转轴组件(100)具有的止推盘(101)之间形成轴向工作气隙(201)；
磁钢(4)，具有N极与S极，被夹设于所述径向位置调控组件(2)与所述轴向位置调控组件(3)之间且所述N极朝向所述轴向工作气隙(201)一侧。
2.根据权利要求1所述的磁悬浮轴承结构，其特征在于，
所述轴向位置调控组件(3)包括轴向定子铁芯(31)，所述轴向定子铁芯(31)具有的第一轴孔与所述转轴组件(100)之间形成第一环形气隙(202)，所述径向位置调控组件(2)包括径向定子铁芯(21)，所述径向定子铁芯(21)具有的第二轴孔与所述转轴组件(100)之间形成径向工作气隙(203)，所述第一环形气隙(202)的径向宽度小于所述径向工作气隙(203)的径向宽度。
3.根据权利要求2所述的磁悬浮轴承结构，其特征在于，
所述径向位置调控组件(2)还包括径向导磁环(22)，所述轴承外壳(1)上构造有轴承室，所述径向定子铁芯(21)被夹设于所述轴承室的轴向底壁与所述径向导磁环(22)之间。
4.根据权利要求3所述的磁悬浮轴承结构，其特征在于，
所述径向导磁环(22)与所述轴承室的周壁之间螺纹连接。
5.根据权利要求2所述的磁悬浮轴承结构，其特征在于，所述转轴组件(100)还包括转轴(102)，所述转轴(102)上与所述径向定子铁芯(21)对应的外周壁上套装有径向转子铁芯(103)，所述径向转子铁芯(103)与所述径向定子铁芯(21)之间形成所述径向工作气隙(203)。
6.根据权利要求5所述的磁悬浮轴承结构，其特征在于，
所述止推盘(101)套装于所述转轴(102)上，且能够对所述径向转子铁芯(103)形成轴向定位。
7.根据权利要求6所述的磁悬浮轴承结构，其特征在于，
所述止推盘(101)与所述径向转子铁芯(103)之间还夹设有导磁过渡套环(104)，所述导磁过渡套环(104)与所述轴向定子铁芯(31)之间形成所述第一环形气隙(202)。
8.根据权利要求2所述的磁悬浮轴承结构，其特征在于，
所述轴向位置调控组件(3)还包括轴向控制线圈(32)，所述轴向控制线圈(32)通过线圈骨架(33)设置于所述轴向定子铁芯(31)朝向所述止推盘(101)的一侧。
9.根据权利要求2所述的磁悬浮轴承结构，其特征在于，
所述线圈骨架(33)具有环槽(332)以及与所述轴向定子铁芯(31)上的凹槽配合连接的连接凸起(331)，所述环槽(332)用于安装所述轴向控制线圈(32)。
10.一种电机，包括磁悬浮轴承结构，其特征在于，所述磁悬浮轴承结构为权利要求1至9中任一项所述的磁悬浮轴承结构。
CN202110505219.7A 2021-05-10 2021-05-10 磁悬浮轴承结构、电机 Pending CN113217538A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110505219.7A CN113217538A (zh) 2021-05-10 2021-05-10 磁悬浮轴承结构、电机

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110505219.7A CN113217538A (zh) 2021-05-10 2021-05-10 磁悬浮轴承结构、电机

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113217538A true CN113217538A (zh) 2021-08-06

Family

ID=77094144

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110505219.7A Pending CN113217538A (zh) 2021-05-10 2021-05-10 磁悬浮轴承结构、电机

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113217538A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113700740A (zh) * 2021-08-25 2021-11-26 珠海格力电器股份有限公司 一种电机系统轴向轴承的保护装置、方法和电机系统
CN114857170A (zh) * 2022-04-19 2022-08-05 华中科技大学 磁悬浮轴承的轴向磁轴承结构

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113700740A (zh) * 2021-08-25 2021-11-26 珠海格力电器股份有限公司 一种电机系统轴向轴承的保护装置、方法和电机系统
CN114857170A (zh) * 2022-04-19 2022-08-05 华中科技大学 磁悬浮轴承的轴向磁轴承结构
CN114857170B (zh) * 2022-04-19 2023-03-24 华中科技大学 磁悬浮轴承的轴向磁轴承结构

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8847451B2 (en) Combination radial/axial electromagnetic actuator with an improved axial frequency response
JP3121819B2 (ja) シャフトに加わる半径方向の力を受け止める永久磁石を備えた磁気軸受装置
CN113217538A (zh) 磁悬浮轴承结构、电机
WO2014208110A1 (ja) アキシャル型回転電機
WO2022222477A1 (zh) 偏置磁场可调的力平衡型定子永磁电机磁轴承
CN112879431A (zh) 磁悬浮轴承、轴承系统及电机
CN112615507A (zh) 磁悬浮轴承组件、电机及压缩机
CN113586609A (zh) 磁悬浮轴承、电机、压缩机和空调器
CN215058913U (zh) 磁悬浮轴承结构、电机
CN112117861A (zh) 一种飞轮储能电机
CN113503317A (zh) 磁悬浮轴承、压缩机和空调器
WO2024119833A1 (zh) 一种磁悬浮轴承和磁悬浮轴承系统
CN113315304A (zh) 磁悬浮轴承、电机、压缩机和空调器
CN211574040U (zh) 径向无耦合三自由度直流混合磁轴承
CN214534063U (zh) 磁悬浮轴承、轴承系统及电机
CN116398538A (zh) 永磁偏置径向磁悬浮轴承及磁悬浮旋转机械
CN218913478U (zh) 一种磁悬浮主动式三自由度轴承、电机和压缩机
CN111173838A (zh) 径向无耦合三自由度直流混合磁轴承
CN112983988B (zh) 一种复合磁悬浮轴承及磁悬浮轴承系统
CN111043156B (zh) 新结构交叉齿四极混合磁轴承
CN111628608A (zh) 磁轴承支撑的永磁同步电机及其磁轴承
CN115473401A (zh) 一种具有Halbach永磁阵列的定子模块化磁场调制电机
CN213575188U (zh) 永磁偏置型磁悬浮轴承及电机
CN211574038U (zh) 径向无耦合四极混合磁轴承
CN209762004U (zh) 一种低功耗大承载力的永磁偏置式止推磁悬浮轴承

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination