[发明专利]高有效磁力面积的磁悬浮电机、磁悬浮压缩机、透平电机

说明书

本发明公开了一种高有效磁力面积的磁悬浮电机、磁悬浮压缩机、透平电机，包括壳体内的：转子、电机定子；转子通过径向磁轴承及轴向磁轴承布置于壳体内；垂直于转子轴向的凸起结构从转子向外延伸；轴向磁轴承，包括通电后产生磁场的线圈；线圈外包绕的导磁材料被磁化并形成磁路；导磁材料呈环状包绕并在两个端部之间预留间隙以使得两个端部形成的侧面不连续，并通过减少间隙来增大有效磁力面积；凸起结构，与导磁材料上不连续的侧面正对以使本该在该侧面上形成的磁力流动到所述凸起结构上并与导磁材料上其他面的磁力形成上述磁路。本方案在不改变传统设计的推力盘长度与形状的基础上，仅仅通过改变轴向磁轴承导磁材料的形状，增大了有效磁力面积，同时靠近轴端面的部分，硅钢片有倒角设计，有效防止漏磁情况的发生。

技术领域

本发明涉及磁悬浮电机技术领域，尤其涉及一种高有效磁力面积的磁悬浮电机、磁悬浮压缩机、透平电机。

背景技术

传统电机使用的是接触式轴承，接触式轴承的转速主要受到轴承内部的摩擦发热引起的温升的限制，当转速超过某一界限后，轴承会因烧伤等原因而不能继续旋转。受限于此，传统电机的转速难以进一步提升。工业上对于高转速电机的需求日渐迫切，非接触式轴承的研究受到重点关注，例如磁悬浮电机技术。磁悬浮电机应用于透平电机系统（例如压缩机、膨胀机、输送流体的泵等）中。

磁悬浮电机利用磁力使得转子悬浮旋转，转子与轴承之间无接触、无摩擦。轴承的转速仅受限于转子的材料。因此在转子材料已经确定的情况下，只有设计出合理的结构才使得磁悬浮电机在高转速下工作。

转子高速旋转时产生巨大的离心力。由于离心力与转子半径成正比，为了减小离心力，转子外径应尽可能小，但是另一方面转子需要提供足够的磁力面积，因此转子也不能过小，这提升了磁悬浮转子悬浮装置的整体设计难度。

现有设计往往采用的推力盘结构，有壳体、转子、轴向磁轴承组件、推力盘、轴向磁轴承、径向磁轴承、电机定子。在转子的一侧安装推力盘，在推力盘两侧设置对称的轴向磁轴承。这种设计中，线圈与推力盘正对的面积占据了很大部分，而这部分面积为无效磁力面积，而为了获得需要的有效磁力面积，就需要进一步增大推力盘的径向尺寸，这直接导致磁悬浮电机的转速受到推力盘直径的限制。同时这种径向尺寸较大的推力盘不利于实现磁悬浮电机的小型化，轻量化，使得磁悬浮电机本体的尺寸不能进一步减小，提高了产品整体的生产成本。

因此，急需发明一种有效磁力面积大、重量轻，小型化、高转速的磁悬浮电机。

发明内容

本发明的技术方案是：提出了一种高有效磁力面积的磁悬浮电机、磁悬浮压缩机、透平电机。本发明的至少一个目的是使得磁悬浮转子悬浮装置满足高转速的工作需求，同时实现磁悬浮电机的小型化，轻量化，增大有效磁力面积同时可以防止漏磁现象的发生。根据本发明设计的磁悬浮电机可以应用于压缩机、泵等透平机械上。

本方案中涉及的：一种高有效磁力面积的磁悬浮电机，包括：壳体、位于壳体内侧的转子、径向磁轴承、轴向磁轴承、以及电机定子，其中；

转子通过径向磁轴承及轴向磁轴承布置于壳体内；

垂直于转子轴向的凸起结构从转子向外延伸；

轴向磁轴承，包括通电后产生磁场的线圈；线圈外包绕的导磁材料被磁化并形成磁路；

导磁材料呈环状包绕并在两个端部之间预留间隙以使得两个端部形成的侧面不连续，并通过减少间隙来增大有效磁力面积；

凸起结构，与导磁材料上不连续的侧面正对以使本该在该侧面上形成的磁力流动到所述凸起结构上并与导磁材料上其他面的磁力形成上述磁路。

优选的是，所述凸起结构包括与对应轴向磁轴承相对的侧面部；所述导磁材料上形成的不连续的面与侧面部相对。

优选的是，所述轴向磁轴承包括所述导磁材料及所述线圈，所述导磁材料为不闭合的环状结构，其包括相靠近的两个端部。