一种磁悬浮电机的制作方法

1.本发明涉及磁悬浮电机。


背景技术：

2.现有的磁悬浮电机主要包括壳体、电机定子、电机转子、磁悬浮轴承系和保护轴承系几大部分。其中，电机定子安装在所述壳体中，电机转子与所述电机定子相适配并旋转支撑于所述壳体中，磁悬浮轴承系用于将所述电机转子旋转支撑于所述壳体中，保护轴承系安装在所述壳体与所述电机转子之间用于辅助支撑所述电机转子。一般而言，现有磁悬浮电机中的磁悬浮轴承系包含前电磁磁悬浮径向轴承、后电磁磁悬浮径向轴承和电磁磁悬浮轴向轴承(也称电磁磁悬浮推力轴承)三个部分，其中电磁磁悬浮轴向轴承要么靠近前电磁磁悬浮径向轴承，要么靠近后电磁磁悬浮径向轴承，这样就会造成电机转子一端重而另一端轻，从而影响电机转子动力学，造成电机转子产生陀螺效应，并且影响电机转子动平衡，影响转子一阶模态，造成转子一阶模态转速降低，不利于电机提高转速以及影响控制精度。
3.此外，现有磁悬浮电机中的保护轴承系主要包含前保护轴承系与后保护轴承系，所述前保护轴承系和所述后保护轴承系分别包含保护轴承座和保护轴承，所述保护轴承座安装在所述壳体的端部，所述保护轴承的外圈安装在所述保护轴承座中，所述保护轴承的内圈直接套装在所述电机转子的端部。磁悬浮电机正常工作时保护轴承不承受载荷，而当磁悬浮轴承系发生故障时保护轴承承受载荷从而保护磁悬浮轴承系等零件不受到较大的冲击。现有的保护轴承系存在保护轴承承受冲击时易导致电机转子的端部受损的问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的之一在于提供一种磁悬浮电机，以解决现有磁悬浮电机中磁悬浮轴承系设计不合理造成电机转子一端重而另一端轻的技术问题。本发明的目的之二在于提供一种磁悬浮电机，以解决现有磁悬浮电机中保护轴承系设计不合理造成保护轴承承受冲击时易导致电机转子的端部受损的问题。
5.第一个方面，提供了一种磁悬浮电机，包括：壳体；电机定子，安装在所述壳体中；电机转子，与所述电机定子相适配并旋转支撑于所述壳体中；磁悬浮轴承系，用于将所述电机转子旋转支撑于所述壳体中；保护轴承系，安装在所述壳体与所述电机转子之间辅助支撑所述电机转子；所述磁悬浮轴承系包含前后对称设置的前磁悬浮轴承系与后磁悬浮轴承系，所述前磁悬浮轴承系和所述后磁悬浮轴承系均包含电磁磁悬浮径向轴承、电磁磁悬浮轴向轴承和传感器组件，所述传感器组件用于监测所述电机转子的径向和轴向位置从而分别对所述电磁磁悬浮径向轴承和所述电磁磁悬浮轴向轴承进行控制。
6.进一步的，所述前磁悬浮轴承系和所述后磁悬浮轴承系均包含从所述电机转子的中心向该电机转子的端部依次排列的所述电磁磁悬浮径向轴承、所述电磁磁悬浮轴向轴承和所述传感器组件。
7.进一步的，所述前磁悬浮轴承系的所述电磁磁悬浮径向轴承、所述电磁磁悬浮轴
向轴承和所述传感器组件分别与所述后磁悬浮轴承系的所述电磁磁悬浮径向轴承、所述电磁磁悬浮轴向轴承和所述传感器组件可互换。
8.进一步的，所述前磁悬浮轴承系与所述后磁悬浮轴承系还均包含磁轴承座，所述磁轴承座安装在所述壳体的端部。
9.进一步的，所述前磁悬浮轴承系的所述磁轴承座与所述后磁悬浮轴承系的所述磁轴承座可互换。
10.进一步的，所述电磁磁悬浮径向轴承包含电磁磁悬浮径向轴承定子组件和套在该电磁磁悬浮径向轴承定子组件中并与该电磁磁悬浮径向轴承定子组件径向配合的铁芯，所述铁芯套装在所述电机转子上，所述电磁磁悬浮径向轴承定子组件安装在磁轴承座中。
11.进一步的，所述电磁磁悬浮轴向轴承包含电磁磁悬浮轴向轴承本体和与该电磁磁悬浮轴向轴承本体轴向配合的推力盘，所述推力盘套装在所述电机转子上，所述电磁磁悬浮轴向轴承本体安装在磁轴承座中。
12.进一步的，所述传感器组件包含传感器本体和套在该传感器本体中并与该传感器本体径向配合的检测环，所述检测环套装在所述电机转子上，所述传感器本体安装在磁轴承座中。
13.进一步的，所述保护轴承系包含前保护轴承系与后保护轴承系，所述前保护轴承系和所述后保护轴承系均包含保护轴承座和保护轴承，所述保护轴承座通过所述磁轴承座安装在所述壳体的端部，所述保护轴承的外圈安装在所述保护轴承座中，所述电机转子的端部可拆卸安装有锥形套，所述锥形套与所述电机转子之间通过锥面径向配合，所述保护轴承的内圈安装在所述锥形套上。
14.进一步的，所述锥形套上设有凸肩，所述凸肩的一侧端面从所述电机转子的端部向该电机转子的中心方向轴向压紧所述磁悬浮轴承系中用于安装在所述电机转子上的部分，所述凸肩的另一侧端面与所述保护轴承的对应内圈端面轴向间隙配合。
15.上述第一个方面的磁悬浮电机的磁悬浮轴承系包含前后对称设置的前磁悬浮轴承系与后磁悬浮轴承系，所述前磁悬浮轴承系和所述后磁悬浮轴承系均包含电磁磁悬浮径向轴承、电磁磁悬浮轴向轴承和传感器组件，所述传感器组件用于监测所述电机转子的径向和轴向位置从而分别对所述电磁磁悬浮径向轴承和所述电磁磁悬浮轴向轴承进行控制，这样，所述电机转子的前后两端均设有电磁磁悬浮径向轴承、电磁磁悬浮轴向轴承和传感器组件，有效提升转子动力学，降低了转子陀螺效应，优化转子动平衡，且提升转子一阶模态，使电机能实现更高转速，降低控制难度。
16.第二个方面，提供了一种磁悬浮电机，包括：壳体；电机定子，安装在所述壳体中；电机转子，与所述电机定子相适配并旋转支撑于所述壳体中；磁悬浮轴承系，用于将所述电机转子旋转支撑于所述壳体中；保护轴承系，安装在所述壳体与所述电机转子之间辅助支撑所述电机转子；所述保护轴承系包含前保护轴承系与后保护轴承系，所述前保护轴承系和所述后保护轴承系分别包含保护轴承座和保护轴承，所述保护轴承座安装在所述壳体的端部，所述保护轴承的外圈安装在所述保护轴承座中，所述电机转子的端部可拆卸安装有锥形套，所述锥形套与所述电机转子之间通过锥面径向配合，所述保护轴承的内圈安装在所述锥形套上。
17.进一步的，所述锥形套上设有凸肩，所述凸肩的一侧端面从所述电机转子的端部
向该电机转子的中心方向轴向压紧所述磁悬浮轴承系中用于安装在所述电机转子上的部分，所述凸肩的另一侧端面与所述保护轴承的对应内圈端面轴向间隙配合。
18.进一步的，所述磁悬浮轴承系包含前磁悬浮轴承系与后磁悬浮轴承系，所述前磁悬浮轴承系和所述后磁悬浮轴承系均包含电磁磁悬浮径向轴承、电磁磁悬浮轴向轴承和传感器组件，所述传感器组件用于监测所述电机转子的径向和轴向位置从而分别对所述电磁磁悬浮径向轴承和所述电磁磁悬浮轴向轴承进行控制。
19.进一步的，所述前磁悬浮轴承系和所述后磁悬浮轴承系均包含从所述电机转子的中心向该电机转子的端部依次排列的所述电磁磁悬浮径向轴承、所述电磁磁悬浮轴向轴承和所述传感器组件。
20.进一步的，所述前磁悬浮轴承系与所述后磁悬浮轴承系还均包含磁轴承座，所述磁轴承座安装在所述壳体的端部。
21.进一步的，所述电磁磁悬浮径向轴承包含电磁磁悬浮径向轴承定子组件和套在该电磁磁悬浮径向轴承定子组件中并与该电磁磁悬浮径向轴承定子组件径向配合的铁芯，所述铁芯套装在所述电机转子上，所述电磁磁悬浮径向轴承定子组件安装在磁轴承座中。
22.进一步的，所述电磁磁悬浮轴向轴承包含电磁磁悬浮轴向轴承本体和与该电磁磁悬浮轴向轴承本体轴向配合的推力盘，所述推力盘套装在所述电机转子上，所述电磁磁悬浮轴向轴承本体安装在磁轴承座中。
23.进一步的，所述传感器组件包含传感器本体和套在该传感器本体中并与该传感器本体径向配合的检测环，所述检测环套装在所述电机转子上，所述传感器本体安装在磁轴承座中。
24.进一步的，所述凸肩的一侧端面从所述电机转子的端部向该电机转子的中心方向轴向压紧所述检测环并使得所述检测环通过所述推力盘轴向压紧所述铁芯。
25.进一步的，所述检测环安装在所述锥形套上，所述锥形套的端面与所述推力盘的端面轴向配合。
26.上述第二个方面的磁悬浮电机的保护轴承系包含前保护轴承系与后保护轴承系，所述前保护轴承系和所述后保护轴承系分别包含保护轴承座和保护轴承，所述保护轴承座安装在所述壳体的端部，所述保护轴承的外圈安装在所述保护轴承座中，所述电机转子的端部可拆卸安装有锥形套，所述锥形套与所述电机转子之间通过锥面径向配合，所述保护轴承的内圈安装在所述锥形套上，这样，当保护轴承承受冲击时可通过所述锥形套有效保护电机转子的端部，若所述锥形套受损，可以方便的进行更换。
27.下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。本发明提供的附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过实践了解到。
附图说明
28.构成本说明书的一部分的附图用来辅助对本技术的理解，附图中所提供的内容及其在本说明书中有关的说明可用于解释本技术，但不构成对本技术的不当限定。在附图中：
29.图1为本技术实施例的一种磁悬浮电机的结构示意图。
30.图2为图1所示磁悬浮电机的外形结构示意图。
具体实施方式
31.下面结合附图对本发明进行清楚、完整的说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。在结合附图对本发明进行说明前，需要特别指出的是：
32.在包括下述说明在内的各部分中所提供的技术方案、技术特征，在不冲突的情况下，这些技术方案、技术特征可以相互组合。此外，在可能的情况下，这些技术方案、技术特征及有关的组合均可以被赋予特定的技术主题而被相关专利所保护。
33.下述说明中涉及到的本发明实施例通常仅是一部分实施例而不是全部实施例，基于这些实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于专利保护的范围。
34.本说明书及相应权利要求书及有关的部分中的术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。其他相关术语和单位，均可基于本说明书提供相关内容得到合理的解释。
35.图1为本技术实施例的一种磁悬浮电机的结构示意图。如图1所示，一种磁悬浮电机，包括：壳体1、电机定子2、电机转子3、磁悬浮轴承系和保护轴承系。其中，所述电机定子2安装在所述壳体1中。所述电机转子3与所述电机定子2相适配并旋转支撑于所述壳体1中。所述磁悬浮轴承系用于将所述电机转子3旋转支撑于所述壳体1中。所述保护轴承系安装在所述壳体1与所述电机转子2之间辅助支撑所述电机转子2。具体而言，所述磁悬浮轴承系包含前后对称设置的前磁悬浮轴承系与后磁悬浮轴承系，所述前磁悬浮轴承系和所述后磁悬浮轴承系均包含电磁磁悬浮径向轴承41、电磁磁悬浮轴向轴承42和传感器组件43，所述传感器组件43用于监测所述电机转子3的径向和轴向位置从而分别对所述电磁磁悬浮径向轴承41和所述电磁磁悬浮轴向轴承43进行控制。所述保护轴承系则包含前保护轴承系与后保护轴承系，所述前保护轴承系和所述后保护轴承系分别包含保护轴承座51和保护轴承52，所述保护轴承座51安装在所述壳体1的端部，所述保护轴承52的外圈安装在所述保护轴承座51中，所述电机转子3的端部可拆卸安装有锥形套31，所述锥形套31与所述电机转子3之间通过锥面径向配合，所述保护轴承52的内圈安装在所述锥形套31上。
36.上述磁悬浮电机的磁悬浮轴承系包含前后对称设置的前磁悬浮轴承系与后磁悬浮轴承系，所述前磁悬浮轴承系和所述后磁悬浮轴承系均包含电磁磁悬浮径向轴承41、电磁磁悬浮轴向轴承42和传感器组件43，所述传感器组件43用于监测所述电机转子3的径向和轴向位置从而分别对所述电磁磁悬浮径向轴承41和所述电磁磁悬浮轴向轴承42进行控制，这样，所述电机转子3的前后两端均设有电磁磁悬浮径向轴承41、电磁磁悬浮轴向轴承42和传感器组件43，有效提升转子动力学，降低了转子陀螺效应，优化转子动平衡，且提升转子一阶模态，使电机能实现更高转速，降低控制难度。
37.此外，上述磁悬浮电机的保护轴承系包含前保护轴承系与后保护轴承系，所述前保护轴承系和所述后保护轴承系分别包含保护轴承座51和保护轴承52，所述保护轴承座51安装在所述壳体1的端部，所述保护轴承52的外圈安装在所述保护轴承座51中，所述电机转子3的端部可拆卸安装有锥形套31，所述锥形套31与所述电机转子3之间通过锥面径向配合，所述保护轴承52的内圈安装在所述锥形套31上，这样，当保护轴承52承受冲击时可通过所述锥形套31有效保护电机转子3的端部，若所述锥形套31受损，也可以方便的进行更换。由于所述锥形套31与所述电机转子3之间通过锥面径向配合，有助于保证锥形套31与电机
转子3的同轴度，此外也有利于锥形套31的拆装。
38.图2为图1所示磁悬浮电机的外形结构(取掉套筒12后)示意图。如图1-图2所示，上述磁悬浮电机的壳体1的纵截面(即通过该壳体1的中心轴线的截面，该壳体1的中心轴线位于该纵截面上)是一个倒t形结构，并且，壳体1的表面开有多条沿该壳体1的中心轴线间隔排列的环形槽11，这些环形槽11通过安装在壳体1表面的套筒12封闭形成一个环形流道，相邻环形槽11之间通过开口13连通，这些开口13依序分布在壳体1表面的纵向隔板14的两侧(即一个开口13布置在纵向隔板14的一侧则下一个开口13布置在纵向隔板14的另一侧)，从而使每一个环形流道依次串联起来。壳体1的表面安装有与这些环形流道连通的冷却液输入接口和冷却液输出接口。由于壳体1表面设置了上述冷却结构，能够对壳体1进行冷却。所述冷却结构可以直接在壳体1上加工而成，方便制造。
39.通常而言，所述前磁悬浮轴承系与所述后磁悬浮轴承系还均包含磁轴承座44，所述磁轴承座44安装在所述壳体1的端部。在此基础上，所述保护轴承座51可通过所述磁轴承座44安装在所述壳体1的端部。具体而言，所述磁轴承座44可通过螺栓紧固在所述壳体1的端部，然后，所述保护轴承座51可通过螺栓紧固在所述磁轴承座44的端部。
40.一种优选实施方式中，所述前磁悬浮轴承系的所述电磁磁悬浮径向轴承41、所述电磁磁悬浮轴向轴承42和所述传感器组件43分别与所述后磁悬浮轴承系的所述电磁磁悬浮径向轴承41、所述电磁磁悬浮轴向轴承42和所述传感器组件43可互换。同样的，所述前磁悬浮轴承系的所述磁轴承座44与所述后磁悬浮轴承系的所述磁轴承座44也可互换。这样，就可有效降低零件数量，降低成本，提高电机生产效率，并利于模块化和标准化建立，便于生产管理。
41.一种优选实施方式中，所述前磁悬浮轴承系和所述后磁悬浮轴承系均包含从所述电机转子3的中心向该电机转子3的端部依次排列的所述电磁磁悬浮径向轴承41、所述电磁磁悬浮轴向轴承42和所述传感器组件43。
42.其中，所述电磁磁悬浮径向轴承41包含电磁磁悬浮径向轴承定子组件411和套在该电磁磁悬浮径向轴承定子组件411中并与该电磁磁悬浮径向轴承定子组件411径向配合的铁芯412，所述铁芯412套装在所述电机转子3上，所述电磁磁悬浮径向轴承定子组件411安装在磁轴承座44中。上述电磁磁悬浮径向轴承41的工作原理是：电磁磁悬浮径向轴承定子组件411中周向间隔分布有多个电磁铁，这些电磁铁分别产生磁场吸引铁芯412，从而使电机转子3径向悬浮。
43.其中，所述电磁磁悬浮轴向轴承42包含电磁磁悬浮轴向轴承本体421和与该电磁磁悬浮轴向轴承本体421轴向配合的推力盘422，所述推力盘422套装在所述电机转子3上，所述电磁磁悬浮轴向轴承本体421安装在磁轴承座44中。上述电磁磁悬浮轴向轴承42的工作原理是：电磁磁悬浮轴向轴承本体421上设置有电磁铁，该电磁铁产生磁场吸引推力盘422，从而使电机转子3轴向运动。由于电机转子3两端均安装有电磁磁悬浮轴向轴承42，这两个电磁磁悬浮轴向轴承42分别对电机转子3施加相反的轴向力，从而使电机转子3轴向悬浮。
44.此外，所述传感器组件43包含传感器本体431和套在该传感器本体431中并与该传感器本体431径向配合的检测环432，所述检测环432套装在所述电机转子3上，所述传感器本体431安装在磁轴承座44中。上述传感器组件43的工作原理是：传感器本体431中分布有
多个传感器，这些传感器包括用于检测检测环432径向位置的传感器和用于检测推力盘422轴向位置的传感器，从而监测所述电机转子3的径向和轴向位置从而分别对所述电磁磁悬浮径向轴承41和所述电磁磁悬浮轴向轴承43进行控制。
45.更具体而言，如图1所示，传感器本体431为一个环形结构，该传感器本体431上相对于推力盘422的那一侧端面上设有一台阶槽4311，该台阶槽4311刚好使得推力盘422与传感器本体431之间具有一个轴向间隙。这样设计的好处在于使传感器本体431的整体厚度更小，有利于实现磁悬浮电机的紧凑性。
46.可见，将所述电磁磁悬浮径向轴承41、所述电磁磁悬浮轴向轴承42和所述传感器组件43从所述电机转子3的中心向该电机转子3的端部依次排列，便于电磁磁悬浮径向轴承41、电磁磁悬浮轴向轴承42和传感器组件43的安装布局。
47.如图1所示，进一步的，所述锥形套31上设有凸肩311，所述凸肩311的一侧端面从所述电机转子3的端部向该电机转子的中心方向轴向压紧所述磁悬浮轴承系中用于安装在所述电机转子3上的部分，所述凸肩311的另一侧端面与所述保护轴承52的对应内圈端面轴向间隙配合。
48.具体而言，所述凸肩311的一侧端面从所述电机转子3的端部向该电机转子3的中心方向轴向压紧所述检测环432并使得所述检测环432通过所述推力盘422轴向压紧所述铁芯412。此外，所述检测环432安装在所述锥形套31上，所述锥形套31的端面与所述推力盘422的端面轴向配合。
49.上述结构利用锥形套31轴向压紧所述磁悬浮轴承系中用于安装在所述电机转子3上的部分，从而使所述磁悬浮轴承系的安装更为稳固。同时，由于所述凸肩311的另一侧端面与所述保护轴承52的对应内圈端面轴向间隙配合，这样，当磁悬浮电机高速工作时，电机转子3发热并轴向伸长，锥形套31不会轴向顶死保护轴承52。
50.上述磁悬浮电机尤其可以作为冷媒压缩机的电机。冷媒压缩机属于工业压缩机的一种，因为冷媒可做为一种冷却介质，可将磁悬浮电机内部温度控制在40
°
以下，转轴温升可以忽略不计，因此热损失很小，做功效率更高。
51.以上对本技术的有关内容进行了说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本技术。基于本说明书的上述内容，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术的范围。