CN211183688U - 一种气流纺高速电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种气流纺高速电机，包括转轴和定子，所述转轴的一端端部固定一纺杯，另一端端部设有一用于对所述转轴进行轴向定位的止推部件；所述转轴外侧设有径向磁悬浮轴承,以及由所述径向磁悬浮轴承和轴向磁悬浮轴承构成的混合磁悬浮轴承；所述径向磁悬浮轴承和所述混合磁悬浮轴承将所述转轴无接触地支撑在电磁体之间。本实用新型利用主动式磁悬浮轴承对气流纺纱转杯进行无接触支承，以使其纺杯实现高速旋转，从而有效地提高纺制出的纱质量。

Description

一种气流纺高速电机

技术领域

本实用新型涉及气流纺纱技术领域，具体涉及一种气流纺高速电机。

背景技术

气流纺纱机又叫转杯纺纱机是一种自由端纺纱设备，是利用气流将纤维在高速回转的纺纺杯内凝聚加捻输出成纱的一种新型纺纱技术。它不用锭子，主要靠分梳辊、纺杯、加捻装置等多个部件。其中，纺杯是个小小的金属杯子，它的旋转速度比分梳辊高出10倍以上，由此产生的离心作用，把杯子里的空气向外排。因此，纺杯的旋转速度直接决定了纺纱的质量，即纺杯旋转速度越高，纺制出的纱质量越好，而为转杯提供高速旋转动力的是电机。所以，电机是提供动力的关键部件，更是保证转杯高速旋转的关键部件。

依此，如何提高纺杯及电机转子在纺纱过程中的转速是本领域技术人员急需解决的一个问题。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种气流纺高速电机，利用主动式磁悬浮轴承对气流纺纱转杯进行无接触支承，以使其纺杯实现高速旋转。

本实用新型提供的技术方案如下：

一种气流纺高速电机，包括转轴和定子，所述转轴的一端端部固定一纺杯，另一端端部设有一用于对所述转轴进行轴向定位的止推部件；

所述转轴外侧设有径向磁悬浮轴承,以及由所述径向磁悬浮轴承和轴向磁悬浮轴承构成的混合磁悬浮轴承；

所述径向磁悬浮轴承和所述混合磁悬浮轴承将所述转轴无接触地支撑在电磁体之间。

本技术方案，主要利用径向磁悬浮轴承和混合磁悬浮轴承实现了对由转轴以及与其固定装配的气流纺纱的纺杯所构成的组合旋转体的六个自由度的无接触式主动控制。其中，具体的六个自由度为永磁同步电机提供的围绕电机转轴的轴向高速旋转控制；径向磁悬浮轴承在与转轴的轴向垂直的平面中对转轴提供的水平与垂直两个自由度的位置控制；混合磁悬浮轴承中径向磁悬浮轴承部分在与转轴的轴向垂直的平面中对转轴提供的水平与垂直两个自由度的位置控制，以及混合磁悬浮轴承中的轴向磁悬浮轴承部分提供的轴向位置控制。这样能够使得纺杯以远低于使用机械轴承时的损耗进行高速旋转。同时对在旋转中由于纺纱过程或者由于电磁、机械结构等的原因引起的径向或轴向扰动力进行快速和精确的补偿，以使得高速旋转的纺杯稳定地保持在纺纱工艺要求的位置。

优选地，所述转轴内与所述定子对应处设有一空腔结构，所述空腔结构为柱体状，且所述柱体状的空腔结构内沿所述转轴的中心轴方向设置一柱体；

所述柱体为径向充磁的柱状永磁体；

所述转轴对应所述定子的空腔结构部分为非导磁材料或弱导磁材料中的一种制成；

所述转轴对应磁悬浮轴承的部分为导磁材料制成。

优选地，所述定子通过粘合材料与绕制在线圈骨架上的定子绕组连接；

所述柱状永磁体与所述定子之间的等效磁路气隙为所述空腔结构的壁厚和所述空腔结构的外表面与所述定子绕组之间的径向空气隙长度，以及所述定子绕组的径向厚度总和。

本技术方案，主要是由于纺杯及转轴在纺纱过程中的转速极高(最高转速≧150000RPM)，而为了降低高速旋转磁场在定子中产生的磁滞与涡流损耗，将定子通过粘合材料与绕制在线圈骨架上的定子绕组直接进行连接，无需在定子上开设用于放置定子绕组的齿槽，结构简单，安装方便。同时将柱状永磁体与定子之间的等效磁路气隙设为空腔结构的壁厚和空腔结构的外表面与定子绕组之间的径向空气隙长度，以及定子绕组的径向厚度总和。该设计使得等效磁路气隙远远大于具有齿槽的定子结构的等效磁路气隙，因而柱状永磁体和定子绕组中的电流共同产生的磁场密度将远小于具有齿槽的定子结构所对应的磁场密度，使得高速旋转磁场在定子中产生的磁滞与涡流损耗显著降低，从而有效地提高了在电机不过热条件下转轴可达到的转速。

优选地，所述径向磁悬浮轴承由磁极环和永磁环、以及磁路闭合环构成，形成一单极磁极结构；

所述磁极环上对称分布有至少四个朝向所述转轴的磁极，每个所述磁极上均围绕有第一励磁绕组。

优选地，所述永磁环位于所述磁极环和所述磁路闭合环中间处；

所述单极磁极结构套设在所述转轴外侧，且与所述转轴之间留有第一气隙。

本技术方案中，设置的磁路闭合环为无磁极，仅提供磁路闭合路径。由于磁路中的磁场方向始终为单一方向，不存在反向磁化，因此采用永磁偏置的单极磁极结构可以显著降低转轴中的磁滞损耗与涡流损耗。同时由于磁路中的偏置磁场由永磁环和单极磁极结构提供，这样第一励磁绕组只需要提供磁悬浮轴承径向主动控制所需要的动态安匝，使得第一励磁绕组的铜耗降低。更优的使得磁悬浮轴承的体积变得较小，同时第一励磁绕组的安匝数的降低也有利于绕组电感的降低，因此可以实现更高的径向力控制响应速度，从而有效地提高转轴高速旋转时的稳定性。

优选地，所述轴向磁悬浮轴承包括一定子铁芯组件和动子组件；

所述动子组件装配在所述转轴外侧；

所述定子铁芯组件为由第一铁芯和第二铁芯构成的一环形铁芯，所述环形铁芯套设在所述动子组件外侧，且所述环形铁芯与所述动子组件和所述转轴之间均留有第二气隙；

所述环形铁芯内还设有第二励磁绕组，第二励磁绕组与所述环形铁芯的内侧进行连接。

进一步优选地，所述动子组件上设有凹槽，所述凹槽为自朝向所述第一铁芯一侧的表面向所述第二铁芯的一侧凹陷得到；

所述凹槽内轴向设有轴向充磁的环状永磁体和隔磁环，所述隔磁环由非导磁材料制成。

本技术方案中，当环形永磁体单独作用时，动子组件和定子第二铁芯组件之间不存在环形永磁体产生的磁场，因而不存在相互作用力；而动子组件和定子第一铁芯组件之间的第二气隙中的永磁磁场将在动子组件和第一定子铁芯组件之间产生的作用力，该作用力的方向是力图减少动子组件和第一定子铁芯组件之间的第二气隙，使得动子组件以及与之固定连接的转轴向着止推部件的方向运动。与环状永磁体所产生的磁场不同的是，第二励磁绕组单独作用时所产生的磁场通过定子铁芯组件、动子组件，以及动子组件两侧与定子铁芯组件之间的气隙构成闭合回路。因此动子组件将承受其两侧气隙中磁场产生的方向互为反向的作用力。而当由轴向磁悬浮轴承的第二励磁绕组与环状永磁体共同作用时所形成的磁场作用于时，在动子组件朝向第一定子铁芯组件的一侧的第二气隙中，第二励磁绕组与环状永磁体所产生的磁通互相抵消，使得该气隙中的平均磁场密度低于环状永磁体单独作用时的磁场密度，因而随着第二励磁绕组中的励磁电流在设计范围内的增加，动子组件与第一铁芯组件之间第二气隙中的电磁作用力减小。而在动子组件朝向第二铁芯一侧的第二气隙中只存在由第二励磁绕组所产生的磁场，因而随着第二励磁绕组中的励磁电流在设计范围内的增加，动子组件与第二铁芯之间第二气隙中的电磁作用力增加。动子铁芯所承受的合力为其两侧第二气隙中电磁作用力相减得到的差值。这样可以通过调节第二励磁绕组中的电流大小可以调节动子组件所承受的合力的大小与方向，因而可以调节动子组件以及与其连接的转轴的相对于定子或定子铁芯组件的轴向位置，从而实现轴向磁悬浮轴承的无接触支承与定位功能，有效地保证的转轴转动时的平稳性。

优选地，所述动子组件的形状为环形，且与所述转轴固定连接。

本技术方案中，将动子组件与转轴进行冷套或热套固定连接，可以有效地提高连接强度并保证所需要的装配精度。

优选地，所述第一铁芯和第二铁芯为可拆卸连接。

本技术方案中，将第一铁芯和第二铁芯设置为可拆卸连接,目的是有效地提高了该装置的可制造性与可维护性，在纺杯与转轴分离之后，卸下前述的可拆装第一铁芯组件即可把转轴移入或移出。在限定的空间内便于制造过程的转轴装配和维护过程对转轴的更换。

优选地，所述止推部件包括设置在所述转轴端部的止推顶针，以及相对所述定子静止的止推组件；

所述止推组件包括相对所述定子静止的固定件和螺柱，以及位于所述固定件和所述螺柱之间的螺帽；所述螺柱一端贯穿所述固定件与所述止推顶针相互作用。

本技术方案中，电机正常运行时止推顶针和螺柱的端部间存在空气间隙，在轴向磁悬浮轴承励磁绕组断电后在轴承中环形永磁体提供的偏置力的作用下转轴向着止推部件方向运动，在止推顶针和螺柱端部接触后运动停止。止推顶针和螺柱之间的接触为点接触，可以降低二者之间的摩擦。通过调整螺柱相对于转轴的位置可以设置转轴在励磁绕组断电后停留的位置，而该设定位置可以通过旋紧固定螺帽得以保持。结构简单，操作方便。

综上所述，本实用新型提供的一种气流纺高速电机的具有以下几个特点：

1、本实用新型中，通过设置的径向磁悬浮轴承和混合磁悬浮轴承实现了对由转轴以及与其固定装配的纺杯所构成的组合旋转体的六个自由度的无接触式主动控制。能够有效地使得纺杯进行高速旋转，同时对在旋转中由于纺纱过程或者由于电磁、机械结构等的原因引起的径向或轴向扰动力进行快速和精确的补偿，以使得高速旋转的纺杯稳定地保持在纺纱工艺要求的位置。

2、本实用新型中，电机定子轭部铁芯通过粘合材料与绕制在线圈骨架上的定子绕组进行直接连接，避免了使用定子铁芯崁线齿槽，有效地降低高速旋转磁场在定子中产生的磁滞与涡流损耗。同时通过对转轴的改进，使得高速旋转磁场在定子中产生的磁滞与涡流损耗显著降低，从而有效地提高了转轴的转速，最终实现纺杯的高速旋转。

3、本实用新型中，采用永磁偏置的单极磁极结构可以显著降低转轴中的磁滞损耗与涡流损耗。而磁路中的偏置磁场由永磁环提供，这样第一励磁绕组只需要提供磁悬浮轴承径向主动控制所需要的动态安匝，使得第一励磁绕组的铜耗降低。同时第一励磁绕组的安匝数的降低也有利于绕组电感的降低，因此，可以实现更高的径向力控制响应速度，有效地提高转轴的转速。

4、本实用新型中，设置的第二励磁绕组单独作用所产生的磁场，主要是利用定子铁芯组件、动子组件，以及动子组件两侧与定子铁芯组件之间的气隙构成闭合回路。

5、本实用新型中，设置的环形永磁体单独作用时，动子组件和第二铁芯组件之间不存在环形永磁体产生的磁场，因而不存在相互作用力。而当第二励磁绕组和环形永磁体同时作用时，第二励磁绕组与环状永磁体所产生的磁通在动子组件朝向第一铁芯组件的一侧的气隙中互相抵消，使得该气隙中的平均磁场密度低于环状永磁体单独作用时的磁通密度。因而可以通过调节第二励磁绕组中的电流大小调节动子组件两侧的磁场强度以改变动子所承受的合力的大小与方向，进而调节动子组件以及与其连接的转轴的相对于定子或定子铁芯组件的轴向位置，实现轴向磁悬浮轴承的无接触支承与定位功能，有效地保证的转轴转动时的平稳性。

6、本实用新型中，将动子组件设置成由可拆卸的第一铁芯和第二铁芯连接构成，这样在纺杯与转轴分离之后，卸下前述的可拆装第一铁芯组件即可把转轴移入或移出，实现在限定的空间内提高了该装置的可制造性与可维护性。

7、本实用新型中，电机正常运行时止推顶针和螺柱的端部间存在空气间隙，在轴向磁悬浮轴承第二励磁绕组断电后在轴承中环形永磁体提供的偏置力的作用下转轴向着止推部件方向运动，在止推顶针和螺柱端部接触后运动停止，利用止推顶针和螺柱之间的接触为点接触，可以有效地降低二者之间的摩擦，从而提高转轴的平稳性。

8、本实用新型结构简单，安装方便，在提高转轴平稳转动的基础上，有效提高了转速，从而实现对纺杯转速的提高。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种气流纺高速电机的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1为本实用新型一种气流纺高速电机的结构示意图；

图2为本实用新型一种气流纺高速电机中径向磁悬浮轴承图；

图3为图2中径向磁悬浮轴承的径向截面图；

图4为图2中径向磁悬浮轴承的轴向截面图；

图5为轴向磁悬浮轴承中第二励磁绕组单独作用时所形成的磁场结构图；

图6为轴向磁悬浮轴承中环状永磁体单独作用时，动子组件产生的磁场结构图；

图7为轴向磁悬浮轴承中环状永磁体和第二励磁绕组共同作用时所形成的磁场结构图；

图8为径向磁悬浮轴承和轴向磁悬浮轴承构成的混合磁悬浮轴承的磁场结构图；

图9为本实用新型一种气流纺高速电机中止推部件的结构示意图。

附图标号：

转轴1；空腔结构11；柱体12；柱状永磁体13；止推顶针14；第一边轴15；第二边轴16；

定子2；定子绕组21；

纺杯3；

止推部件4；固定件41；螺柱42；螺帽43；

径向磁悬浮轴承5；磁极环51；第一励磁绕组52；永磁环53；磁路闭合54；第一气隙55；

轴向磁悬浮轴承6；定子铁芯组件61；第一铁芯611；第二铁芯612；第二气隙613；第三气隙614；动子组件62；凹槽621；环状永磁体622；隔磁环623；第二励磁绕组63。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本实用新型的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本实用新型相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形；其次，附图中的虚线以及箭头表示的是磁路的具体走向。

在本实用新型的实施例中，参看图1所示，一种气流纺高速电机，具体包括了转轴1和定子2，且在转轴1的一端端部固定一纺杯3，另一端端部设有用于对转动的转轴1突然发生停止时进行轴向定位的止推部件4；同时还包括设置在转轴1外侧的径向磁悬浮轴承5，以及由径向磁悬浮轴承5和轴向磁悬浮轴承6构成的混合磁悬浮轴承，使得转轴1在径向磁悬浮轴承5和混合磁悬浮轴承的作用下无接触地支撑在电磁体之间。该结构可以实现对转轴1六个自由度无接触式主动控制，降低转轴1的损耗，从而有效提高纺杯3的旋转速度。

其中，应说明的是转轴1所受到的六个自由度主要是由永磁同步电机提供的围绕电机转轴1的轴向高速旋转控制；径向磁悬浮轴承5在与转轴1的轴向垂直的平面中对转轴1提供的水平与垂直两个自由度的位置控制；混合磁悬浮轴承中径向磁悬浮轴承5部分在与转轴1的轴向垂直的平面中对转轴1提供的水平与垂直两个自由度的位置控制，以及混合磁悬浮轴承中的轴向磁悬浮轴承6部分提供的轴向位置控制。同时为增加转轴1转动的平稳性，可以将转轴1、纺杯3的联合重心调整在两个径向磁悬浮轴承5之间的中心位置，见图1所示，而径向磁悬浮轴承5设置在靠近定子纺杯3一端的转轴1外侧，而混合磁悬浮轴承设置在靠近止推部件4一侧的转轴1外侧。这样通过六个自由度的控制能够使得转轴1平稳快速地转动，从而有效地提高纺杯3的旋转速度与稳定性。当然在其他实施例中径向磁悬浮轴承5和混合磁悬浮轴承设置的位置可以根据实际需求做合理的调整，不仅限于本申请中的设置。

在本实施例一中，再次参看图1所示，本申请中将转轴1做进一步的改进，且改进之处在于：在转轴1内与定子2对应处设有一空腔结构11，而空腔结构11优选地设置为柱状体，而柱状体的空腔结构11内沿转轴1的中心轴方向设置一柱体12，且该柱体12位于柱状体空腔结构11的轴心位置(即转轴1的中心轴处)。实际使用时在柱体12内填充有径向充磁的柱状永磁体13，同时将柱状体的空腔结构11设置成由非导磁材料或弱导磁材料中的一种制成，而转轴1的第一边轴15(即纺杯3侧径向磁悬浮轴承6对应的转轴1部分)、第二边轴16(即混合轴承对应的转轴1部分)设置成由导磁材料制成。进一步的将定子2通过粘合材料与绕制在线圈骨架上的定子绕组21进行连接。这样通过降低高速旋转磁场在定子2中产生的磁滞与涡流损耗，有效地提高纺杯3及转轴1在纺纱过程中的转速。同时通过对转轴1的结构改进可以将柱状永磁体13与定子2之间的等效磁路气隙设为空腔结构11的壁厚和空腔结构11的外表面与定子绕组21之间的径向空气隙长度，以及定子绕组21的径向厚度总和。该设计使得等效磁路气隙增大，因而柱状永磁体13和定子绕组21中的电流共同产生的磁场密度将变小，使得高速旋转磁场在定子2中产生的磁滞与涡流损耗显著降低，从而有效地提高了转轴1的转速。

在本实施例二中，参看图2-4所示，在上述实施例的基础上做进一步的改进，其中的改进之处在于：设置的径向磁悬浮轴承5主要是由磁极环51和永磁环53、以及磁路闭合54环构成，三个组件形成单极磁极结构。在本申请中，优选地将永磁环53设置在位于磁极环51和磁路闭合54环中间处，即永磁环53的一端与磁极环51连接，而另一端与磁路闭合54环连接。这样当整个单极磁极结构套设在转轴1外侧时，永磁环53位于整个单极磁极结构的外侧处。同时在磁极环51上对称分布有至少四个朝向转轴1的磁极，每个磁极上均围绕有第一励磁绕组52。

其中，应说明的是设置的磁路闭合54环为无磁极，仅提供磁路闭合54路径。磁极环51、永磁环53、磁路闭合54构成的单磁极偏置磁路使得磁路中的磁场方向始终为单一方向，不存在反向磁化，所以通过采用永磁偏置的单极磁极结构可以显著降低转轴1中的磁滞损耗与涡流损耗。其中单极磁极结构的磁路具体为永磁环53-磁极环51-第一气隙55-转轴1-第一气隙55-磁路闭合54环-永磁环53，见图4所示。这样第一励磁绕组52只需要提供磁悬浮轴承径向主动控制所需要的动态安匝，降低第一励磁绕组52的铜耗。更优的该结构的径向磁悬浮轴承5的体积较小，在第一励磁绕组52的安匝数降低的同时也有利于绕组电感的降低，能够实现更高的径向力控制响应速度，从而有效地提高转轴1的转速。

在本实施例三中，参看图1，以及图5-7所示，在上述实施例的基础上做改进，其中的改进之处在于：将轴向磁悬浮轴承6设置成由一定子铁芯组件61和动子组件62构成。同时在本申请中优选地将定子铁芯组件61设置成由第一铁芯611和第二铁芯612构成，且两者连接后形成一环形铁芯，而环形铁芯的内部还设置一第二励磁绕组63，第二励磁绕组63与环形铁芯的内侧进行连接。实际安装时，将动子组件62装配在转轴1外侧，而环形铁芯套设在动子组件62的外侧，使得环形铁芯，即第二励磁绕组63的外侧与环形铁芯的内侧进行连接，而第二励磁绕组63的内侧与动子组件62和转轴1之间均留有第二气隙613。这样当第二励磁绕组63单独作用时所形成的磁场及方向如图5中的虚线和箭头所示。第二励磁绕组63单独作用时所产生的磁场通过定子铁芯组件61、动子组件62，以及动子组件62两侧与定子铁芯组件61之间的气隙构成闭合回路。因此动子组件62将承受其两侧气隙中磁场产生的方向互为反向的作用力，具体见附图5所示。

同时在上述实施例三的基础上做进一步的改进，且改进之处在于：优选地在动子组件62上设置凹槽621，且凹槽621为自朝向第一铁芯611一侧的表面向第二铁芯612的一侧凹陷得到。这样在实际使用时，在凹槽621内轴向设置轴向充磁的环状永磁体622和隔磁环623。其中，应说明的是隔磁环623由非导磁材料制成,安装时将环状永磁体622设置在凹槽621的中间位置内，同时在环状永磁体622的两侧即凹槽621的两内侧壁内均设有隔磁环623。见图6所示，这样当环形永磁体单独作用时，动子组件62和第二铁芯组件612之间的第二气隙613中不存在环形永磁体产生的磁场，因而不存在相互作用力；而动子组件62和第一铁芯611之间的第三气隙614中的永磁磁场将在动子组件62和第一铁芯611之间产生的作用力，该作用力的方向是力图减少动子组件62和第一铁芯611之间的气隙，使得动子组件62以及与之固定连接的转轴1向着止推部件4的方向运动。

该轴向磁悬浮轴承6在实际运用时，见图7所示，第二励磁绕组63与环状永磁体622共同作用时所形成的磁场。在动子组件62朝向第一铁芯611的一侧的第三气隙614中，第二励磁绕组63与环状永磁体622所产生的磁通互相抵消，使得该气隙中的平均磁场密度低于环状永磁体622单独作用时的磁场密度，因而随着第二励磁绕组63中的励磁电流在设计范围内的增加，动子组件62与第一铁芯611组件之间第三气隙614中的电磁作用力减小。而在动子组件62朝向第二铁芯612一侧的第二气隙613中只存在由第二励磁绕组63所产生的磁场，因而随着第二励磁绕组63中的励磁电流在设计范围内的增加，动子组件62与第二铁芯612之间第二气隙613中的电磁作用力增加。动子铁芯所承受的合力为其两侧第二气隙613、第三气隙614中电磁作用力相减得到的差值。这样可以通过调节第二励磁绕组63中的电流大小可以调节动子组件62所承受的合力的大小与方向，因而可以调节动子组件62以及与其连接的转轴1的相对于定子2或定子铁芯组件61的轴向位置，从而实现轴向磁悬浮轴承6的无接触支承与定位功能，有效地保证的转轴1转动时的平稳性。

其中，应说明的是，设置的动子组件62的形状设置为环形，且与转轴1固定之间的连接方式有多种，本申请中优选为冷套或热套固定连接，具体根据实际设计需求进行设计即可，本申请中不再一一赘述，仅需能够满足连接强度，保证动子组件62与转轴1的轴向相对位置和同轴度即可。

在本实施例四中，再次参看图5-7所示，在上述实施例三的基础上做改进，且改进之处在于：将第一铁芯611和第二铁芯612为可拆卸连接。这样可以提高整个装置的可制造性与可维护性。实际操作时，仅需将纺杯3与转轴1分离之后，卸下前述的可拆装定子铁芯组件的第一铁芯611即可把转轴1移入或移出。在限定的空间内便于制造过程的转轴1装配和维护过程对转轴1的更换。

在本实施例五中，在上述实施例的基础上做改进，且改进之处在于：将径向磁悬浮轴承5与轴向磁悬浮轴承6拼接构成以混合磁悬浮轴承。见图8所示，具体的将径向磁悬浮轴承5中的磁路闭合54与轴向磁悬浮轴承6中的第二铁芯612进行连接。本申请中，优选地将两者设置成一体成型，这样利用径向磁悬浮轴承5与轴向磁悬浮轴承6对转轴1同时作用，通过设计使得轴向磁悬浮轴承6的工作磁通与径向磁悬浮轴承5的工作磁通在第二铁芯612内互为反向，以降低第二铁芯612中的合成磁通密度，由此进一步减少磁路损耗或使用更少的铁磁材料和减少占用空间，从而有效地减小了整个结构的体积。

上述实施例在实际使用时，通过调节第二励磁绕组63中的电流大小，可以调节动子组件62所承受的合力的大小与方向，因而可以调节动子组件62以及与其固定连接的转轴1的相对于电机定子2或磁悬浮轴承定子铁芯的轴向位置，实现轴向磁悬浮轴承6的无接触支承与定位功能；当轴向磁悬浮轴承6的第二励磁绕组63断电时，动子组件62以及与之固定连接的转轴1沿轴向向止推部件4的方向运动。因此，此时需要止推部件4对其转轴1进行限位，避免其继续运动，所以止推部件4起到了关键的作用。

止推部件4的结构有多种，在本申请中，见图9所示，优选地，将止推部件4设置成由设置在转轴1端部的止推顶针14，以及相对定子2静止的止推组件；而止推组件包括相对定子2静止的固定件41和螺柱42，以及位于固定件41和螺柱42之间的螺帽43；螺柱42一端贯穿固定件41与止推顶针14相互作用。这样在电机正常运行时止推顶针14和螺柱42的端部间存在空气间隙，在轴向磁悬浮轴承6励磁绕组断电后在轴承中环形永磁体提供的偏置力的作用下转轴1向着止推部件4方向运动，在止推顶针14和螺柱42端部接触后运动停止。止推顶针14和螺柱42之间的接触为点接触，可以降低二者之间的摩擦。通过调整螺柱42相对于转轴1的位置可以设置转轴1在励磁绕组断电后停留的位置，而该设定位置可以通过旋紧固定螺帽43得以保持。结构简单，操作方便。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种气流纺高速电机，其特征在于，包括：

转轴和定子，所述转轴的一端端部固定一纺杯，另一端端部设有一用于对所述转轴进行轴向定位的止推部件；

所述转轴外侧设有径向磁悬浮轴承,以及由所述径向磁悬浮轴承和轴向磁悬浮轴承构成的混合磁悬浮轴承；

所述径向磁悬浮轴承和所述混合磁悬浮轴承将所述转轴无接触地支撑在电磁体之间。

2.根据权利要求1所述的一种气流纺高速电机，其特征在于：

所述转轴内与所述定子对应处设有一空腔结构，所述空腔结构为柱体状，且所述柱体状的空腔结构内沿所述转轴的中心轴方向设置一柱体；

所述柱体为径向充磁的柱状永磁体；

所述转轴对应所述定子的空腔结构部分为非导磁材料或弱导磁材料中的一种制成；

所述转轴对应磁悬浮轴承的部分为导磁材料制成。

3.根据权利要求2所述的一种气流纺高速电机，其特征在于：

所述定子通过粘合材料与绕制在线圈骨架上的定子绕组连接；

所述柱状永磁体与所述定子之间的等效磁路气隙为所述空腔结构的壁厚和所述空腔结构的外表面与所述定子绕组之间的径向空气隙长度，以及所述定子绕组的径向厚度总和。

4.根据权利要求1所述的一种气流纺高速电机，其特征在于：

所述径向磁悬浮轴承由磁极环和永磁环、以及磁路闭合环构成，且形成一单极磁极结构；

所述磁极环上对称分布有至少四个朝向所述转轴的磁极，每个所述磁极上均围绕有第一励磁绕组。

5.根据权利要求4所述的一种气流纺高速电机，其特征在于：

所述永磁环位于所述磁极环和所述磁路闭合环中间处；

所述单极磁极结构套设在所述转轴外侧，且与所述转轴之间留有第一气隙。

6.根据权利要求1所述的一种气流纺高速电机，其特征在于：

所述轴向磁悬浮轴承包括一定子铁芯组件和动子组件；

所述动子组件装配在所述转轴外侧；

所述定子铁芯组件为由第一铁芯和第二铁芯构成的一环形铁芯，所述环形铁芯套设在所述动子组件外侧，且所述环形铁芯与所述动子组件和所述转轴之间均留有第二气隙；

所述环形铁芯内还设有一第二励磁绕组，第二励磁绕组与所述环形铁芯的内侧进行连接。

7.根据权利要求6所述的一种气流纺高速电机，其特征在于：

所述动子组件上设有凹槽，所述凹槽为自朝向所述第一铁芯一侧的表面向所述第二铁芯的一侧凹陷得到；

所述凹槽内轴向设有轴向充磁的环状永磁体和隔磁环，所述隔磁环由非导磁材料制成。

8.根据权利要求6所述的一种气流纺高速电机，其特征在于：

所述动子组件的形状为环形，且与所述转轴固定连接。

9.根据权利要求6所述的一种气流纺高速电机，其特征在于：

所述第一铁芯和第二铁芯为可拆卸连接。

10.根据权利要求1-9任一项所述的一种气流纺高速电机，其特征在于：

所述止推部件包括设置在所述转轴端部的止推顶针，以及相对所述定子静止的止推组件；

所述止推组件包括相对所述定子静止的固定件和螺柱，以及位于所述固定件和所述螺柱之间的螺帽；所述螺柱一端贯穿所述固定件与所述止推顶针相互作用。

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