[发明专利]一种磁悬浮结构及风机

说明书

本发明涉及一种磁悬浮结构和风机，包括永磁偏置磁轴承以及转子轴；永磁偏置磁轴承包括轴向磁悬浮轴承以及设置在轴向磁悬浮轴承一侧的径向导磁环，轴向磁悬浮轴承与导磁环通过永磁体连接；径向导磁环的圆环内部设有径向定子铁芯，径向定子铁芯的中心形成锥形孔；还包括内外表面均设置为锥形的径向转子铁芯，径向转子铁芯的内外表面均与径向定子铁芯的锥形孔表面相平行；径向转子铁芯设置在转子轴的外表面；径向转子铁芯套设在径向定子铁芯的内部，且与径向定子铁芯之间形成锥形工作间隙；转子轴与轴向磁悬浮轴承配合处设置有推力盘。通过永磁体在径向转子铁芯处产生的转子轴方向的轴向卸载力对轴向载荷进行卸载，减小了轴向磁轴承负担。

技术领域

本发明涉及磁悬浮技术领域，尤其涉及一种磁悬浮结构及风机。

背景技术

为了实现超高转速运行和设备的长寿命、清洁无油目前在很多设备的驱动设备中采用磁悬浮支撑方式。

当磁轴承应用于鼓风机、压缩机等场合时，由于叶轮进出口压力差，会在转子上产生非常大的轴向载荷。因此对轴向磁轴承的设计提出了较高的要求。为在轴向磁轴承上实现高的负载能力，通常采取以下几种方式：

1.采用一个较大外径的轴向磁轴承转子推力盘。但一方面推力盘最大外径受转子材料强度限制。另一方面，推力盘部分的风摩耗大约与推力盘外径的五次方成正比，因此，大的推力盘会产生相当大的转子风摩耗。

2.定子中的线圈和磁通路径的尺寸较大，这会导致定子的轴向尺寸很大，这继而导致转子轴向长度较长，而转子的轴向长度收到轴模态频率的限制。

3.线圈中通较大的电流。但这受到绕组温升的限制，以及电子设备功率的限制。

因此，现有的使轴向磁轴承负载能力提高的方式在提高轴向负载能力的同时对于整体磁悬浮结构其他方面带来的不利影响较大，难以得到较好的效果。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是解决如何提高磁轴承的轴向负载能力的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种磁悬浮结构，包括永磁偏置磁轴承以及转子轴；所述永磁偏置磁轴承包括轴向磁悬浮轴承以及设置在所述轴向磁悬浮轴承一侧的径向导磁环，所述轴向磁悬浮轴承与所述导磁环通过永磁体连接；所述径向导磁环的圆环内部设有径向定子铁芯，所述径向定子铁芯由多个硅钢片叠制而成，多个所述硅钢片的内径自靠近所述轴向磁悬浮轴承的一侧到远离所述轴向磁悬浮轴承的一侧逐渐减小，形成内部锥形孔；还包括内外表面均设置为锥形的径向转子铁芯，所述径向转子铁芯的内外表面均与所述径向定子铁芯的锥形孔表面相平行；所述径向转子铁芯设置在所述转子轴的外表面；所述径向转子铁芯套设在所述径向定子铁芯的内部，且与所述径向定子铁芯之间形成锥形工作间隙；所述转子轴与所述轴向磁悬浮轴承配合处设置有推力盘。

根据本发明，所述径向定子铁芯包括设置在所述圆环内部的4个磁极以及连接多个所述磁极的径向铁芯轭部，每个所述磁极外绕制有径向线圈；所述径向铁芯轭部的外圈与所述径向导磁环的内圈紧贴设置。

根据本发明，所述径向导磁环的采用电工纯铁或低碳钢制成的整体式环状结构。

根据本发明，所述径向定子铁芯和径向转子铁芯采用硅钢片制成。

根据本发明，所述转子轴与所述推力盘采用40Cr或45号钢制成。

根据本发明，所述锥形孔的侧面与所述径向定子铁芯的硅钢片平面之间形成的锐角为倾斜角θ，所述倾斜角θ的取值范围为30°～45°。

本发明还提供了一种风机，包括上述的磁悬浮结构。

(三)有益效果