一种高速电机结构的制作方法

技术领域：

本发明涉及一种高速电机结构。

背景技术：
：

电机的高速化、小型化、磁悬浮轴承化是未来的发展方向。但高速电机的发展还存在一些难以克服的困难。

1、电机高速化要求提高转子的固有频率，因此需要缩短转子长度。而缩短转子长度就需要尽可能压缩定子厚度和端部线包高度、缩短轴承轴向长度。但这些要求与下面几个设计要求是矛盾的。

2、电机小型化并不能降低定子端部线包的高度，甚至为了优化散热还需要增加端部高度。而这与高速化的缩短转子长度要求相矛盾。

由于电机小型化提高了功率密度，并使电机定转子直径缩小。但由于导线依然是铜线或铜条，所以线圈发热量和定子端部线包的厚度并没有明显减少，因此电机散热条件是在恶化的。高速大型电机为了优化定子端部线包的散热，往往需要将线包绕制成花瓣形、甚至空心栅格状以增加散热面积，此时一侧端部线包的高度往往能和定子铁芯高度相仿。这就导致电机转子变得非常细长，达不到预期的转速。

3、以磁悬浮轴承为代表的悬浮类轴承虽然能够承受较高的转速，但相同轴颈面积上的承载力普遍低于滚动轴承。为了提高承载力一般都要增大轴承体积，从而造成电机转子长度变长，与上述缩短转子的要求相矛盾。

技术实现要素：
：

本发明是为了解决上述现有技术存在的问题而提供一种高速电机结构。

本发明所采用的技术方案有：一种高速电机结构，包括定子线圈、定子硅钢片、转子、磁轴承和电机机壳，所述定子硅钢片固定于电机机壳内，定子线圈绕设在定子硅钢片上，且定子线圈的两端口均向外延伸并形成锥形腔，两磁轴承固定于电机机壳内，且两磁轴承分别位于定子线圈两端的锥形腔内，转子穿接于定子硅钢片内，且转子的两端通过两磁轴承支承于电机机壳内。

进一步地，所述磁轴承包括磁轴承底座、u形磁极铁芯、磁极线圈、头部压板和尾部压板，所述磁轴承底座上设有轴孔，在磁轴承底座的上端面且位于轴孔的圆周方向上均匀设有四个倾斜凹槽，所述u形磁极铁芯设于倾斜凹槽内，且u形磁极铁芯两侧边的磁极面均伸于轴孔内，两磁极线圈分别穿设于u形磁极铁芯两侧边上，头部压板和尾部压板均通过螺钉固定连接在倾斜凹槽侧壁上，并将u形磁极铁芯固定于倾斜凹槽内，头部压板和尾部压板位于磁极线圈的上下两侧，并将磁极线圈定位于u形磁极铁芯上。

进一步地，所述倾斜凹槽相对于轴孔轴线的倾斜角度为30°～60°。

进一步地，所述u形磁极铁芯由硅钢带制成。

进一步地，所述u形磁极铁芯的两侧边的磁极面为圆弧状。

进一步地，所述磁轴承底座包括一体成型的圆形座部和圆台部，所述圆台部的直径小于圆形座部直径，所述倾斜凹槽设于圆台部上，且倾斜凹槽的底部延伸于圆形座部上。

进一步地，所述倾斜凹槽内设有限位槽，所述磁极线圈的底部置于该限位槽内。

进一步地，所述尾部压板包括一体成型的第一连接部、第二连接部和限位部，限位部和第二连接部垂直设于第一连接部的两侧，所述第一连接部和第二连接部通过螺钉固定连接在倾斜凹槽的侧壁上，限位部插接在u形磁极铁芯的两侧边之间。

本发明具有如下有益效果：

1、由于倾斜磁轴承布置在定子端部线包的空腔内，两者在转子轴向上使用同一段轴向长度，是并联布置，因此转子的轴向长度比磁轴承、定子线包串联布置的结构要短，有利于提高转子固有频率、从而提高转子转速。

2、由于定子线包呈喇叭口状外扩，因此在轴线长度相同时线包表面积比从定子端部直接向上延伸的圆柱形线包要大，有利于提高散热面积、缓解高速电机的散热问题。

3、因为本发明可以大大缩短转子长度，所以对定子线包高度的限制也比常见的串联布置结构要小，定子线包高度可以做得更高；定子线包高度增加后可以使线圈之间留出间隙，使冷却空气可以从线包内部自由流通，从而提高定子散热能力、缓解高速电机的散热问题。

附图说明：

图1为本发明结构图。

图2为本发明中磁轴承的三维结构图。

图3为本发明中磁轴承底座上一个零部件安装的局部放大图。

图4为本发明中磁轴承的主视图。

图5为本发明中磁轴承的俯视图。

图6为本发明中磁轴承底座的三维图。

图7为本发明中磁轴承底座的平面图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1所示，本发明公开一种高速电机结构，包括定子线圈1、定子硅钢片2、转子3、磁轴承4和电机机壳，定子硅钢片2固定于电机机壳内，定子线圈1绕设在定子硅钢片2上，且定子线圈1的两端口均向外延伸并形成锥形腔11，两磁轴承4固定于电机机壳内，且两磁轴承4分别位于定子线圈1两端的锥形腔11内，转子3穿接于定子硅钢片2内，且转子3的两端通过两磁轴承4支承于电机机壳内。

如图2至图5所示，磁轴承4包括磁轴承底座41、u形磁极铁芯42、磁极线圈43、头部压板44和尾部压板45，磁轴承底座41固定于电机机壳内，在磁轴承底座41的中心处设有轴孔410，在磁轴承底座41的上端面设有四个倾斜凹槽411，该四个倾斜凹槽411沿着轴孔410的圆周方向上均匀分布。u形磁极铁芯42设于倾斜凹槽411内，且u形磁极铁芯42两侧边的磁极面a均伸于轴孔410内，两磁极线圈43分别穿设于u形磁极铁芯42的两侧边上，头部压板44和尾部压板45均通过螺钉固定连接在倾斜凹槽411的侧壁上，并将u形磁极铁芯42固定于倾斜凹槽411内，头部压板44和尾部压板45位于磁极线圈43的上下两侧，并将磁极线圈43定位于u形磁极铁芯42上。

倾斜凹槽411相对于轴孔410轴线的倾斜角度为30°～60°。

u形磁极铁芯42由硅钢带制成。u形磁极铁芯42的两侧边的磁极面a为圆弧状。

结合图6和图7，磁轴承底座41包括一体成型的圆形座部418和圆台部419，圆台部419的直径小于圆形座部418的直径，倾斜凹槽411设于圆台部419上，且倾斜凹槽411的底部延伸于圆形座部418上。圆形座部418可以方便地与电机机壳孔配合定位；圆台部419便于安装倾斜的u形磁极铁芯42。

为更好地将磁极线圈43定位于倾斜凹槽411内，在倾斜凹槽411内设有限位槽4111，磁极线圈43的底部置于该限位槽4111内。

本发明中的尾部压板45包括一体成型的第一连接部451、第二连接部452和限位部453，限位部453和第二连接部452垂直设于第一连接部451的两侧，第一连接部451和第二连接部452通过螺钉固定连接在倾斜凹槽411的侧壁上，限位部453插接在u形磁极铁芯42的两侧边之间。

尾部压板45上的螺钉孔都是腰形孔，因此在拧紧螺钉的过程中可以自动进行调节，确保u形磁极铁芯42被稳固地安装到位。

与常规电机的轴承-定子-轴承串联安装结构相比，本发明有以下优点：

1、由于倾斜磁轴承布置在定子端部线包的空腔内，两者在转子轴向上使用同一段轴向长度，是并联布置。因此转子的轴向长度比磁轴承、定子线包串联布置的结构要短，有利于提高转子固有频率、从而提高转子转速。

2、由于定子线包呈喇叭口状外扩，因此在轴线长度相同时线包表面积比从定子端部直接向上延伸的圆柱形线包要大，有利于提高散热面积、缓解高速电机的散热问题。

3、因为本发明可以大大缩短转子长度，所以对定子线包高度的限制也比常见的串联布置结构要小，定子线包高度可以做得更高。定子线包高度增加后可以使线圈之间留出间隙，使冷却空气可以从线包内部自由流通，从而提高定子散热能力、缓解高速电机的散热问题。

以上所述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，在不脱离本发明原理的前提下还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。