径向混合式磁悬浮轴承组件及具有其的电机制造技术

本实用新型专利技术提供了一种径向混合式磁悬浮轴承组件及具有其的电机。外定子铁芯的第一端内设置有永磁体；第一径向竖直定子组件设置于外定子铁芯的第二端内；第一径向水平定子组件设置于外定子铁芯内并位于永磁体和第一径向竖直定子组件之间；转子组件包括转轴，第一径向竖直定子组件和第一径向水平定子组件用于产生独立的控制磁场，控制磁场用于控制偏置磁场以控制转轴沿预设方向移动。这样设置能够避免径向混合式磁悬浮轴承组件内部发生耦合有效地提高了该径向混合式磁悬浮轴承组件的稳定性和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
径向混合式磁悬浮轴承组件及具有其的电机
本技术涉及磁悬浮轴承
，具体而言，涉及一种径向混合式磁悬浮轴承组件及具有其的电机。
技术介绍
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以下缺点：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。
技术实现思路
本技术的主要目的在于提供一种径向混合式磁悬浮轴承组件及具有其的电机，以解决现有技术中转子轴向长度大的问题。为了实现上述目的，根据本技术的一个方面，提供了一种径向混合式磁悬浮轴承组件，包括：外定子铁芯，外定子铁芯的第一端内设置有永磁体；第一径向竖直定子组件，第一径向竖直定子组件设置于外定子铁芯的第二端内；第一径向水平定子组件，第一径向水平定子组件设置于外定子铁芯内并位于永磁体和第一径向竖直定子组件之间；隔磁部，隔磁部设置于第一径向水平定子组件和外定子铁芯之间；转子组件，转子组件设置于外定子铁芯内，转子组件包括转轴；其中，第一径向竖直定子组件和第一径向水平定子组件用于产生独立的控制磁场，永磁体、第一径向竖直定子组件、以及第一径向水平定子组件产生偏置磁场，控制磁场用于控制偏置磁场以控制转轴沿预设方向移动。进一步地，第一径向竖直定子组件包括：第一径向竖直定子，第一径向竖直定子为环形结构，第一径向竖直定子设置于外定子铁芯的第二端内并位于永磁体的一侧，第一径向竖直定子的内圆上设置有第一定子齿；径向竖直绕组，径向竖直绕组绕设于第一定子齿上。进一步地，第一定子齿为两个，各第一定子齿上均设置有径向竖直绕组，两个第一定子齿相对地设置。进一步地，第一径向水平定子组件包括：第一径向水平定子，第一径向水平定子为环形结构，第一径向水平定子设置于外定子铁芯内并位于永磁体和第一径向竖直定子之间，第一径向水平定子与第一径向竖直定子同轴地设置，第一径向水平定子的内圆上设置有第三定子齿；第一径向水平绕组，第一径向水平绕组绕设于第三定子齿上。进一步地，第三定子齿为两个，各第三定子齿上均设置有第一径向水平绕组，两个第三定子齿相对地设置。进一步地，隔磁部包括：隔磁环，隔磁环设置于外定子铁芯内，且隔磁环套设于第一径向水平定子的外周面上。进一步地，外定子铁芯的第一端至外定子铁芯的第二端的内周面上设置有第一环形凸起和第二环形凸起，第一环形凸起的内径小于第二环形凸起的内径，永磁体为环形结构，永磁体的外圆与第一环形凸起的内圆相贴合地设置，第一径向水平定子设置于第二环形凸起的内周面形成的环形空腔内，且第一径向水平定子与第一环形凸起的内侧台阶面具有距离地设置，第一径向竖直定子设置于外定子铁芯内并位于第二环形凸起的台阶面的一侧，且第一径向竖直定子与第二环形凸起的台阶面具有距离地设置。进一步地，径向混合式磁悬浮轴承组件还包括：第一导磁环，第一导磁环设置于外定子铁芯内，并位于第一环形凸起和第一径向水平定子之间，和/或第二导磁环，第二导磁环设置于外定子铁芯内，并位于第一径向竖直定子和第二环形凸起之间。进一步地，第一定子齿为多个，各第一定子齿上的径向竖直绕组独立地产生控制磁场，当其中一个径向竖直绕组出现故障时，可增加其余至少一个的径向竖直绕组的接入电流以产生预设强度的磁场，和/或第三定子齿为多个，各第三定子齿上的第一径向水平绕组独立地产生控制磁场，当其中一个第一径向水平绕组出现故障时，可增加其余至少一个的第一径向水平绕组的接入电流以产生预设强度的磁场。进一步地，第一定子齿的沿第一径向竖直定子的径向方向的几何中心线与第三定子齿的沿第一径向水平定子的径向方向的几何中心线垂直地设置。根据本技术的另一方面，提供了一种电机，包括径向混合式磁悬浮轴承组件，径向混合式磁悬浮轴承组件为上述的径向混合式磁悬浮轴承组件。应用本技术的技术方案，通过在外定子铁芯内设置永磁体、第一径向竖直定子组件、第一径向水平定子组件、隔磁部和转子组件，且将第一径向竖直定子组件和第一径向水平定子组件设置成用于产生独立的控制磁场的方式，这样设置能够避免径向混合式磁悬浮轴承组件内部发生耦合，有效地提高了该径向混合式磁悬浮轴承组件的稳定性和可靠性。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技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：图1示出了根据本技术的径向混合式磁悬浮轴承组件的第一实施例的结构示意图；图2示出了根据本技术的径向混合式磁悬浮轴承组件的径向竖直控制磁场的示意图；图3示出了根据本技术的径向混合式磁悬浮轴承组件的第二实施例的结构示意图；图4示出了根据本技术的径向混合式磁悬浮轴承组件的径向水平控制磁场的示意图；图5示出了根据本技术的径向混合式磁悬浮轴承组件的第三实施例的结构示意图；图6示出了根据本技术的径向混合式磁悬浮轴承组件的实施例的爆炸结构示意图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种径向混合式磁悬浮轴承组件，其特征在于，包括：/n外定子铁芯(10)，所述外定子铁芯(10)的第一端内设置有永磁体(11)；/n第一径向竖直定子组件(20)，所述第一径向竖直定子组件(20)设置于所述外定子铁芯(10)的第二端内；/n第一径向水平定子组件(50)，所述第一径向水平定子组件(50)设置于所述外定子铁芯(10)内并位于所述永磁体(11)和所述第一径向竖直定子组件(20)之间；/n隔磁部，所述隔磁部设置于所述第一径向水平定子组件(50)和外定子铁芯(10)之间；/n转子组件(40)，所述转子组件(40)设置于所述外定子铁芯(10)内，所述转子组件(40)包括转轴(41)；/n其中，所述第一径向竖直定子组件(20)用于产生独立的径向竖直控制磁场，所述第一径向水平定子组件(50)用于产生独立的径向水平控制磁场，所述永磁体(11)产生偏置磁场。/n

【技术特征摘要】
1.一种径向混合式磁悬浮轴承组件，其特征在于，包括：
外定子铁芯(10)，所述外定子铁芯(10)的第一端内设置有永磁体(11)；
第一径向竖直定子组件(20)，所述第一径向竖直定子组件(20)设置于所述外定子铁芯(10)的第二端内；
第一径向水平定子组件(50)，所述第一径向水平定子组件(50)设置于所述外定子铁芯(10)内并位于所述永磁体(11)和所述第一径向竖直定子组件(20)之间；
隔磁部，所述隔磁部设置于所述第一径向水平定子组件(50)和外定子铁芯(10)之间；
转子组件(40)，所述转子组件(40)设置于所述外定子铁芯(10)内，所述转子组件(40)包括转轴(41)；
其中，所述第一径向竖直定子组件(20)用于产生独立的径向竖直控制磁场，所述第一径向水平定子组件(50)用于产生独立的径向水平控制磁场，所述永磁体(11)产生偏置磁场。


2.根据权利要求1所述的径向混合式磁悬浮轴承组件，其特征在于，所述第一径向竖直定子组件(20)包括：
第一径向竖直定子(21)，所述第一径向竖直定子(21)为环形结构，所述第一径向竖直定子(21)设置于所述外定子铁芯(10)的第二端内并位于所述永磁体(11)的一侧，所述第一径向竖直定子(21)的内圆上设置有第一定子齿(211)；
径向竖直绕组(22)，所述径向竖直绕组(22)绕设于所述第一定子齿(211)上。


3.根据权利要求2所述的径向混合式磁悬浮轴承组件，其特征在于，所述第一定子齿(211)为两个，各所述第一定子齿(211)上均设置有所述径向竖直绕组(22)，两个所述第一定子齿(211)相对地设置。


4.根据权利要求2所述的径向混合式磁悬浮轴承组件，其特征在于，所述第一径向水平定子组件(50)包括：
第一径向水平定子(51)，所述第一径向水平定子(51)为环形结构，所述第一径向水平定子(51)设置于所述外定子铁芯(10)内并位于所述永磁体(11)和所述第一径向竖直定子(21)之间，所述第一径向水平定子(51)与所述第一径向竖直定子(21)同轴地设置，所述第一径向水平定子(51)的内圆上设置有第三定子齿(511)；
第一径向水平绕组(52)，所述第一径向水平绕组(52)绕设于所述第三定子齿(511)上。


5.根据权利要求4所述的径向混合式磁悬浮轴承组件，其特征在于，所述第三定子齿(511)为两个，各所述第三定子齿(511)上均设置有所述第一径向水平绕组(52)，两个所述第三定子齿(511)相对地设置。


6.根据权利要求4所述的径向混合式磁悬浮轴承组件，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚高，张芳，张超，李欣，吴瑞，董如昊，
申请(专利权)人：珠海格力电器股份有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44