CN219975138U - 一种具有冗余结构的轴向磁轴承及磁悬浮电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有冗余结构的轴向磁轴承及磁悬浮电机，其中具有轴向磁轴承包括环状的磁轴承座，磁轴承座上设置有多个安装槽，所有安装槽沿磁轴承座的周向均匀分布设置；每个安装槽内均设置有线圈，通过控制每个线圈的接线，使所有线圈的感应磁极一致；且线圈的数量为偶数。可见，本实用新型的轴向磁轴承上设置有多个线圈，当其中一个线圈失效后，可增大通过其余线圈的电流，保证轴向磁轴承的磁力大小于失效之前一致，即可保证轴向的稳定性；使应用本轴向磁轴承的磁悬浮电机的转子，在实现回转部件磁悬浮状态的同时，兼具高可靠性的优点；并降低了磁悬浮电机的故障率，避免轴向磁轴承故障造成的损失，提高了磁悬浮电机的稳定性。

Description

一种具有冗余结构的轴向磁轴承及磁悬浮电机

技术领域

本实用新型涉及磁悬浮高速电机技术领域，尤其涉及一种具有冗余结构的轴向磁轴承及磁悬浮电机。

背景技术

随着科学技术的发展和生产的需求，磁悬浮高速电机已成为国际电工领域研究的热点之一。由于磁悬浮高速电机具有能量密度高、结构尺寸小、效率高、无需润滑等优点，目前已经广泛应用于高速离心式鼓风机、微型燃气轮机、高速离心压缩机、真空泵、有机朗肯循环发电、高速加工中心、飞轮储能等工业领域，并且其应用领域仍在不断扩大。磁悬浮高速电机的市场需求也迎来了爆发式的增长。

磁悬浮轴承作为磁悬浮高速电机的核心零部件，其可靠性直接决定磁悬浮高速电机的稳定性。磁轴承是利用磁场力将转子悬浮于空间，使转子和定子之间没有任何机械接触的一种新型高性能轴承。现有磁悬浮电机的轴向磁轴承，采用单圆环设计，缺乏冗余设计，一旦磁轴承出现问题，就会导致电机转子跌落，造成硬件损伤，甚至安全事故。

因此，对轴向磁轴承的可靠性设计也是一个亟待解决的技术问题。

实用新型内容

针对上述不足，本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种具有冗余结构的轴向磁轴承及磁悬浮电机，轴向磁轴承采用多个线圈冗余结构，降低了磁悬浮电机的故障率，避免了磁轴承故障造成的设备损失，提高了磁悬浮电机的稳定性。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：

一种具有冗余结构的轴向磁轴承，包括环状的磁轴承座，所述磁轴承座上设置有多个安装槽，所有所述安装槽沿所述磁轴承座的周向均匀分布设置；每个所述安装槽内均设置有线圈，通过控制每个所述线圈的接线，使所有所述线圈的感应磁极一致；且所述线圈的数量为偶数。

优选方式为，每个所述安装槽和所述线圈之间均设置有灌封层。

优选方式为，所述磁轴承座上设置有与所述线圈一对一设置的出线孔。

优选方式为，所述磁轴承座上设置有多个安装孔。

优选方式为，所述磁轴承座上设置有八个所述安装槽，每个所述安装槽内均设有一个所述线圈。

一种磁悬浮电机，包括转子，所述转子的上面设置有推力板，所述推力板沿所述转子的径向向外延伸设置，所述推力板的两侧分别设置有上述的具有冗余结构的轴向磁轴承。

优选方式为，所述推力板两侧所设置的所述具有冗余结构的轴向磁轴承数量相同。

优选方式为，所述推力板与所述转子一体结构设置。

采用上述技术方案后，本实用新型的有益效果是：

由于本实用新型的具有冗余结构的轴向磁轴承及磁悬浮电机，其中具有冗余结构的轴向磁轴承包括环状的磁轴承座，磁轴承座上设置有多个安装槽，所有安装槽沿磁轴承座的周向均匀分布设置；每个安装槽内均设置有线圈，通过控制每个线圈的接线，使所有线圈的感应磁极一致；且线圈的数量为偶数。可见，本实用新型的轴向磁轴承上设置有多个线圈，当其中一个线圈失效后，可增大通过其余线圈的电流，保证轴向磁轴承的磁力大小于失效之前一致，即可保证轴向的稳定性；使应用本轴向磁轴承的磁悬浮电机的转子，始终保持在原位置，在实现回转部件磁悬浮状态的同时，兼具高可靠性的优点；并降低了磁悬浮电机的故障率，既保证了生产，又避免了轴向磁轴承故障造成的设备损失，提高了磁悬浮电机的稳定性。

附图说明

图1是本实用新型中轴向磁轴承的结构示意图；

图2是本实用新型中感应磁极的示意图；

图3是本实用新型中轴向磁轴承背面的结构示意图；

图4是轴向磁轴承与转子部分位置关系的示意图；

图中：1-磁轴承座，10-安装槽，11-安装孔，12-出线孔，2-线圈，201-左线圈,202-右线圈,101-磁轴承S极，102-磁轴承N极，3-转子，301-推力板，501～501-磁场。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，且不用于限定本实用新型。

如图1、图2和图3所示，根据本实用新型第一方面的实施例，具有冗余结构的轴向磁轴承包括环状的磁轴承座1，磁轴承座1上设置有多个安装槽10，所有安装槽10沿磁轴承座1的周向均匀分布设置；每个安装槽10内均设置有线圈2，一种优选方案，每个安装槽10和线圈2之间均设置有灌封层；通过控制每个线圈2的接线，使所有线圈2的感应磁极一致；且线圈2的数量为偶数，比如，6、8等，使转子3整体结构和受力均匀对称。

需要说明的是：每个凹槽内安装完线圈2后，均用灌封胶灌封，形成灌封层，灌封层可起到固定线圈2的作用，同时避免线圈2的励磁震动，提高电磁铁效率。

本实用新型的轴向磁轴承，设有多个线圈2，当某一线圈2出现故障，可通过增大另外线圈2的电流，保证磁轴承的磁力大小于失效之前一致，即可保证轴向的稳定性。可在某一个线圈2出现故障的时，通过报警反馈，及时更换零部件即可。可见，本实用新型通过在磁轴承座1上设置多个线圈2的冗余结构，避免了轴向磁轴承故障造成的设备损失；在实现回转部件磁悬浮状态的同时，兼具高可靠性的优点，且结构简单、易实现。

本实用新型的一些实施例中，磁轴承座1上设置有与线圈2一对一设置的出线孔12，出线孔12用于线圈2的出线，参见图4；同时磁轴承座1上设置有多个安装孔11，通过安装孔11将本实用新型的轴向磁轴承固定在磁悬浮电机的转子3上，参见图3，安装方便简单。

如图1所示，本实用新型的一些实施例中，磁轴承座1上设置有八个安装槽10，当然不限于八个，每个安装槽10内均设置一个线圈2，线圈2的个数可以根据设计需求，相应的增加或减少。通过控制每个线圈2的接线，使每个线圈2的感应磁极相同，比如图2中所示，磁轴承N极102和磁轴承S极101。

如图4所示，根据本实施例第二方面的实施例，磁悬浮电机包括转子3，转子3的上面设置有推力板301，推力板301沿转子3的径向向外延伸设置，推力板301的两侧分别设置有本实用新型第一方面的具有冗余结构的轴向磁轴承。一种优选方案，推力板301两侧所设置的具有冗余结构的轴向磁轴承数量相同；推力板301与转子3一体结构设置。

以图4中所示为例，进行描述：

轴向磁轴承分别设置在转子3的推力板301两侧，以推力板301为中心，呈对称设置。正常悬浮状态时，通过控制两侧轴向磁轴承上线圈2中流过电流的大小，来改变感应出的磁场501、磁场502、磁场503、磁场504的大小，从而改变磁力的大小，使得推力板301一直被控制在中心位置。

左侧轴向磁轴承上的所有左线圈201可独立供电，右侧轴向磁轴承上的所有右线圈202可独立供电。当然，推力板301的每侧可设置两个或两个以上轴向磁轴承，只要推力板301两侧的设置数量一致即可。

当左侧轴向磁轴承中任一个或几个左线圈201出现故障时，可以通过增大左侧轴向磁轴承上其余左线圈201中的电流，使得轴向磁轴承仍能满足工作要求。当右侧轴向磁轴承中任一个或几个右线圈202出现故障时，可以通过增大右侧轴向磁轴承上其余右线圈202中的电流，使得轴向磁轴承仍能满足工作要求。因此当两侧轴向磁轴承上的任一个线圈出现故障时，都可以通过增大各自上其余线圈中的电流，来转子3保持稳定状态。

综上所述，本实用新型的轴向磁轴承，通过在磁轴承座1上设置多个线圈，即冗余结构，降低了磁悬浮电机的故障率，既保证了生产，又避免了轴向磁轴承故障造成的设备损失，提高了磁悬浮电机的稳定性。

以上仅为所述本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同一种具有冗余结构的轴向磁轴承及磁悬浮电机的改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种具有冗余结构的轴向磁轴承，其特征在于，包括环状的磁轴承座，所述磁轴承座上设置有多个安装槽，所有所述安装槽沿所述磁轴承座的周向均匀分布设置；每个所述安装槽内均设置有线圈，通过控制每个所述线圈的接线，使所有所述线圈的感应磁极一致；且所述线圈的数量为偶数。

2.根据权利要求1所述的具有冗余结构的轴向磁轴承，其特征在于，每个所述安装槽和所述线圈之间均设置有灌封层。

3.根据权利要求1所述的具有冗余结构的轴向磁轴承，其特征在于，所述磁轴承座上设置有与所述线圈一对一设置的出线孔。

4.根据权利要求1所述的具有冗余结构的轴向磁轴承，其特征在于，所述磁轴承座上设置有多个安装孔。

5.根据权利要求1所述的具有冗余结构的轴向磁轴承，其特征在于，所述磁轴承座上设置有八个所述安装槽，每个所述安装槽内均设有一个所述线圈。

6.一种磁悬浮电机，其特征在于，包括转子，所述转子的上面设置有推力板，所述推力板沿所述转子的径向向外延伸设置，所述推力板的两侧分别设置有权利要求1至5任一项所述的具有冗余结构的轴向磁轴承。

7.根据权利要求6所述的磁悬浮电机，其特征在于，所述推力板两侧所设置的所述具有冗余结构的轴向磁轴承数量相同。

8.根据权利要求6所述的磁悬浮电机，其特征在于，所述推力板与所述转子一体结构设置。