一种中空及分体式转子结构的磁悬浮电机的制作方法

本发明属于磁悬浮电机的技术领域，具体涉及一种中空及分体式转子结构的磁悬浮电机，可作为离心式鼓风、压缩机、分子泵、制冷压缩机、发电机及膨胀机等领域的动力装置。特别涉及一种具有中空及分体式轴伸转子结构的磁悬浮电机。

背景技术

磁悬浮高速永磁电机一般都具有相对功率密度较大的特点，其相应的损耗密度也比较大，冷却条件不够好时，电机温升也会相对较高。如电机定子绕组的温升过高会导致绝缘不可靠，转子温升过高时，可能会使得永磁体退磁，过高的温升也会影响到位移传感器和磁轴承的控制精度。为了保证磁悬浮电机的安全可靠运行，就需要针对磁悬浮电机的特点，开发出相应的优化冷却结构。同时限制磁悬浮电机的临界转速，主要在于转子组件的模态，磁悬浮电机在出现跌落时，转子组件会碰撞到保护轴承，造成较大损害，针对这也需优化转子结构。磁悬浮电机应用范围越来越广，在不同应用领域，甚至不同应用客户时，都会存在负载接口的不同，为了便于转子结构的通用设计，就需要能实现快速低成本更换磁悬浮电机应用负载接口部件。

技术实现要素：

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种转子内部冷却通风结构，提供一种既能提高转子临界转速，也便于实现低成本和快捷维护、更换负载接口部件的转子组件结构。

本发明解决上述问题采用的技术方案是：一种中空及分体式转子结构的磁悬浮电机，由电机转子组件、保护轴承组件、位移传感器组件、径向磁轴承组件、轴向磁轴承组件、电机定子、电机壳体等结构组成。旋转转子组件包括永磁体部件、永磁体护套、磁转子部件、中空结构转子和分体式设计轴伸；定子部分定子线圈位于电机中部，左侧依次有轴向磁轴承组件，径向磁轴承组件，位移传感器组件和保护轴承组件，右侧设有径向磁轴承组件和保护轴承组件等。左端保护轴承与左侧轴伸A形成0.15-0.3mm的径向保护间隙和轴向保护间隙，右端保护轴承与右侧轴伸B形成0.15-0.3mm的径向保护间隙。径向、轴向磁轴承为非接触的磁悬浮轴承，其间隙都比相应的保护轴承间隙大，在转子跌落时，保护轴承能保护到转子组件及磁轴承组件。

转子采用了中空结构，并且内部通过转轴上设计的均布斜孔与电机内部的空腔贯通，这样电机内部的冷却气体除了可通过电机定子与转子之间的气隙通过外，还可通过电机转子内部冷却。转子中空结构减少了转子重量，提高了转子临界转速，也减少了转子跌落时对保护轴承和转子组件的破坏。

同时电机转子轴伸采取了分体式结构设计，当磁悬浮电机需要适应不同负载接口要求时，只需改变轴伸部件就能满足要求，这样电机转轴就可以做通用性的设计，利于大批量生产，可以降低成本；同时轴伸分体式设计，在转子跌落时，出现较大磨损情况时，只需维修或替换轴伸部件就可以满足电机的正常使用，避免了需要替换整个转子组件，这样也大大降低了电机的维修维护成本。

相对于现有结构，本发明的优点在于：本发明采用了一种中空及分体式转子结构的磁悬浮电机，加强了电机转子内部的冷却，减轻了转子重量，提高了转子临界转速，降低了转子跌落时造成的破坏程度，同时也降低了磁悬浮电机的生产和维护成本。

附图说明

图1为本发明的中空及分体式转子结构的磁悬浮电机剖面图；

图2为本发明的中空转轴结构剖面图；

图3为本发明的分体式转子轴伸结构剖面图；

附图标记说明：

1-转子组件；2-保护轴承组件；3-位移传感器组件；4-径向磁轴承组件；5-轴向磁轴承组件；6-电机定子；7-电机壳体；8-永磁体；9-轴伸B；10-轴伸A；11-电机进风口；12-电机出风口；

101-转轴；102-转轴进风口A；103-转轴出风口；104-转轴内腔；105-转轴进风口B；106-定位柱销；107-紧固螺钉；

具体实施方式

下面结合附图以及具体方式详细说明本发明。

如图1，本发明是一种中空及分体式轴伸转子结构的磁悬浮电机，由电机转子组件1、保护轴承组件2、位移传感器组件3、径向磁轴承组件4、轴向磁轴承组件5、电机定子6、电机壳体7、转子永磁体8、轴伸B9和轴伸A10等结构组成。左端保护轴承2与左侧轴伸A10形成0.15-0.3mm的径向保护间隙和轴向保护间隙，右端保护轴承2与右侧轴伸B9形成0.15-0.3mm的径向保护间隙。径向磁轴承4、轴向磁轴承5为非接触的磁悬浮轴承，其与电机转子组件1的间隙都比相应的保护轴承间隙大，在转子组件1跌落时，保护轴承能保护到转子组件及磁轴承组件。

转轴101采用了中空结构，并且转轴内腔104通过转轴101上面设计的均布斜孔与电机内部的空腔贯通，这样电机内部的冷却气体除了可通过电机定6子与转轴101之间的气隙通过外，还可通过电机转轴进风口105、转轴内腔104，转轴出风口103通风对电机转子进行冷却。转轴101内部采取空心结构，即减少了转子组件1的重量，增强了转子组件1的抗弯矩能力，提高了转子组件1模态，即提高了磁悬浮电机的临界转速；另外，由于转子组件1的重量减少了，当电机故障，出现转子组件1跌落时，能降低对保护轴承组件2和转子组件1的破坏。

电机转子轴伸10都采取了分体式结构设计，轴伸10与转轴101通过柱销106和止口定位，通过紧固螺钉107固定。当磁悬浮电机需要适应不同负载接口要求时，只需通过改变轴伸结构就能满足要求，这样电机转轴101就可以做通用性的设计，利于大批量生产，可以降低成本；同时轴伸9和10分体式设计，在转子组件1跌落后，出现较大磨损情况时，只需维修或替换轴伸就可以满足电机的正常使用，避免了需要替换整个转子组件1，这样也大大降低了电机的维修和维护成本。

以上所述仅为本发明的其中一个适用案例，并不以此限制本发明创造。需要指出的是本发明中所述的部件名称和形式可以不同，凡是依本发明构思所述的构造、特征和原理所做的修改、补充和改进，均应视为本发明的保护范围。

技术特征：

1.一种中空及分体式转子结构的磁悬浮电机，由电机转子组件、保护轴承组件、位移传感器组件、径向磁轴承组件、轴向磁轴承组件、电机定子、电机壳体等结构组成。其特征是旋转转子组件包括永磁体部件、永磁体护套、磁转子部件、转轴和轴伸部件；定子部分定子线圈位于电机中部，左侧依次有轴向磁轴承组件，径向磁轴承组件，位移传感器组件和保护轴承组件，右侧设有径向磁轴承组件和保护轴承组件等。同时，电机转子采用了中空结构，减轻了转子重量，提高了转子抗弯矩能力，提高了转子临界转速。转子中空结构实现了转子内部冷却风路，降低了电机内部温度，提高了电机效率。电机转子轴伸采取了分体式结构设计，当磁悬浮电机需要适应不同负载接口要求时，只需改变轴伸结构就能满足要求，这样电机转轴就可以做通用性的设计，利于大批量生产，可以降低成本；同时轴伸分体式设计，在转子跌落时，出现较大磨损情况时，只需维修或替换轴伸部件就可以满足电机的正常使用，避免了需要替换整个转子组件，这样也大大降低了电机的维修维护成本。

2.根据权利要求1所述一种中空及分体式转子结构的磁悬浮电机，其特征是：左端保护轴承与左侧轴伸A形成0.15-0.3mm的径向保护间隙和轴向保护间隙，右端保护轴承与右侧轴伸B形成0.15-0.3mm的径向保护间隙。径向、轴向磁轴承为非接触的磁悬浮轴承，其间隙都比相应的保护轴承间隙大。

3.根据权利要求1所述一种中空及分体式转子结构的磁悬浮电机，其特征是：转子采用了中空结构，并且内部通过转子设计的均布斜孔与电机内部的空腔贯通，这样电机内部的的冷却气体除了可通过电机定子与转子之间的气隙通过外，还可通过电机转子内部冷却。转子中空结构减少了转子重量，提高了转子临界转速，也减少了转子跌落时对保护轴承和转子组件的破坏。

4.根据权利要求1所述一种中空及分体式转子结构的磁悬浮电机，其特征是：转轴与两端轴伸分体式设计，关键要保证轴伸与转轴的同轴，定位精确，安装可靠。

技术总结
本发明公开了一种中空及分体式转子结构的磁悬浮电机，该磁悬浮电机主要由中空及分体式轴伸转子，径向、轴向磁轴承，保护轴承，永磁同步电机，电机壳体，电机锁紧螺母及端盖等部件组成。永磁同步电机处于磁悬浮电机中部，向外有磁轴承组件，位移传感器组件，保护轴承组件，锁紧螺母密封盖等。本发明电机结构紧凑、体积小、质量轻、功率密度大、效率高、可靠性高等优点；该发明采取中空转子结构，转子重量轻，提高了转子的临界转速，减轻了跌落损伤度，提高了转子安全裕度，另外中空结构，利于转子的冷却，提高了电机的效率；同时，转子采取的分体式轴伸结构，扩宽了电机工况的适应性，降低了维护成本，利于大批量生产。

技术研发人员：雷枝武;田希晖;魏大忠;毕中炜;
受保护的技术使用者：重庆高孚透平科技有限公司;
技术研发日：2021.11.22
技术公布日：2022.01.25