[发明专利]磁悬浮轴承、电机、压缩机和空调器

说明书

本申请提供一种磁悬浮轴承、电机、压缩机和空调器。该磁悬浮轴承包括轴向磁场控制部、径向磁场控制部和转子组件，转子组件包括转子铁芯，轴向磁场控制部包括与转子铁芯的端面相对设置的轴向控制端，轴向控制端设置有轴向控制绕组，径向磁场控制部包括与转子铁芯的外周面相对设置的径向控制端，径向控制端设置有径向控制绕组，两端的轴向磁场控制部与径向磁场控制部之间分别设置有永磁体，永磁体为该永磁体所在端的轴向磁场控制部提供偏置磁场，两端的永磁体共同为径向磁场控制部提供偏置磁场。根据本申请的磁悬浮轴承，能够使得前后轴向控制磁场相互独立，互不干扰，实现前后轴向控制系统独立，简化控制逻辑，提高系统稳定性。

技术领域

本申请涉及磁悬浮技术领域，具体涉及一种磁悬浮轴承、电机、压缩机和空调器。

背景技术

磁悬浮轴承具有无接触、无磨损、高转速、高精度、不需要润滑和密封等一系列优良品质，是集电磁学、电子技术、控制工程、信号处理、机械学一体的高新技术产物。

磁悬浮轴承分为主动式、被动式、混合式三种类型，主动式磁悬浮轴承刚度大，可以精密控制，但产生单位承载力所需体积和功耗较大；被动式磁悬浮轴承利用磁性材料之间的吸力或斥力实现转子的悬浮，刚度和阻尼都比较低；混合式磁悬浮轴承运用永磁体提供偏置磁场取代主动式磁轴承中电磁铁产生的静态偏置磁场，减少控制绕组的安匝数，缩小轴承体积，提高轴承承载能力等；混合式磁悬浮轴承在对体积和功耗有严格要求的领域有着不可替代的优势，磁悬浮轴承又主要应用于高速、超高速场合。因此，磁悬浮系统的集成化、微型化和提高控制系统的稳定性与可靠性将是重点研究方向。

结合参见图5所示，相关技术中的混合式三自由度磁悬浮轴承结构，由永磁体6’产生偏置磁场，通过径向轴承7’、转轴1’、左、右轴向铁芯2’构成轴向-径向偏置磁场3’，轴向控制绕组5’产生控制磁场通过左、右轴向铁芯2’、转轴1’构成轴向控制磁路4’，通过轴向控制磁路4’调控偏置磁场在转轴与轴向铁芯的轴向间隙偏置磁通，实现轴向的悬浮控制。同理径向控制绕组9’产生径向控制磁路8’调控径向轴承与转轴的径向间隙偏置磁通，实现转轴的径向悬浮。

该磁悬浮系统结构的前、后轴向控制磁场耦合控制轴向悬浮，轴向与径向控制磁路相互干扰，控制逻辑复杂，系统稳定性低。

发明内容

因此，本申请要解决的技术问题在于提供一种磁悬浮轴承、电机、压缩机和空调器，能够使得前后轴向控制磁场相互独立，互不干扰，实现前后轴向控制系统独立，简化控制逻辑，提高系统稳定性。

为了解决上述问题，本申请提供一种磁悬浮轴承，包括轴向磁场控制部、径向磁场控制部和转子组件，径向磁场控制部的两端分别设置有轴向磁场控制部，转子组件包括转子铁芯，轴向磁场控制部包括与转子铁芯的端面相对设置的轴向控制端，轴向控制端设置有轴向控制绕组，径向磁场控制部包括与转子铁芯的外周面相对设置的径向控制端，径向控制端设置有径向控制绕组，两端的轴向磁场控制部与径向磁场控制部之间分别设置有永磁体，永磁体为该永磁体所在端的轴向磁场控制部提供偏置磁场，两端的永磁体共同为径向磁场控制部提供偏置磁场。

优选地，永磁体设置在轴向磁场控制部的外周侧，径向磁场控制部设置在永磁体的外周侧。

优选地，轴向磁场控制部还包括轴向铁芯，轴向铁芯与转子铁芯的端面相对设置，轴向控制绕组设置在轴向铁芯朝向转子铁芯的一端。

优选地，轴向铁芯包括导磁板，导磁板设置有朝向转子铁芯凸出的环形凸起，环形凸起上设置有环形线槽，轴向控制绕组设置在环形线槽内，永磁体设置在导磁板的外周侧。

优选地，环形凸起形成有第一轴向控制磁极和第二轴向控制磁极，轴向磁场控制部产生的控制磁场经过第一轴向控制磁极、转子铁芯和第二轴向控制磁极形成轴向控制磁场。

优选地，在轴向方向上，第一轴向控制磁极的半径小于第二轴向控制磁极的半径，第一轴向控制磁极与转子铁芯的气隙距离为L1，第二轴向控制磁极与转子铁芯的气隙距离为L2，且L1大于L2。