一种磁悬浮装置、磁悬浮电机、透平电机系统。本发明专利技术主要采用的技术方案包括：壳体（1a）、转子（2a）、轴向磁轴承（3a）、径向磁轴承（4a）、以及电机定子（5a），所述转子上设置有垂直于所述转子轴向延伸的至少一个凸起结构，所述凸起结构的至少一个侧面为非平面，所述非平面与所述轴向磁轴承相对。本发明专利技术提供的磁悬浮装置及磁悬浮电机增加了轴向磁轴承的有效磁力面积，防止了漏磁的发生，为磁悬浮电机的轻量化、小型化提供了可行方案。化提供了可行方案。化提供了可行方案。
【技术实现步骤摘要】
一种磁悬浮装置、磁悬浮电机、透平电机系统
[0001]本专利技术的实施例涉及磁悬浮
，特别是涉及一种磁悬浮装置、磁悬浮电机、透平电机系统。
技术介绍
[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。
[0005]现有设计往往采用如图1所示的推力盘结构，有壳体1、转子2、轴向磁轴承组件3、推力盘31、轴向磁轴承32、径向磁轴承4、电机定子5。在转子2的一侧安装推力盘31，在推力盘31两侧设置对称的轴向磁轴承32。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。
[0006]因此，急需专利技术一种有效磁力面积大、重量轻，小型化、高转速的磁悬浮电机。
技术实现思路
[0007]本专利技术的实施例提供了一种磁悬浮装置、磁悬浮电机、压缩机及泵。本专利技术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。根据本专利技术设计的磁悬浮电机可以应用于压缩机、泵等透平机械上。
[0008]为达上述目的，本专利技术主要提供如下技术方案：根据本专利技术的至少一些实施例，提供一种磁悬浮装置，包括：壳体、位于所述壳体内侧的转子、径向磁轴承、轴向磁轴承、以及电机定子，其中，所述转子上设置有沿垂直于所述转子轴向延伸的至少一个凸起结构，所述凸起结构的至少一个侧面为非平面，所述非平面与所述轴向磁轴承相对。
[0009]例如，所述凸起结构为阶梯状结构，所述非平面为所述阶梯状结构上带有阶梯的面；以及所述轴向磁轴承包括磁性材料组件，所述磁性材料组件的至少两个侧平面分别与
所述阶梯面相对。
[0010]例如，所述轴向磁轴承为中空的环状结构，还包含线圈和绝缘材料，其中，所述磁性材料组件包括第一环状软磁材料、第二环状软磁材料。所述线圈安装在所述第一环状软磁材料与所述第二环状软磁材料之间，所述绝缘材料将所述线圈与所述软磁材料组件绝缘，以及所述第一环状软磁材料的下部和所述第二环状软磁材料的下部均设置有远离所述转子表面的斜面。
[0011]例如，所述第一环状软磁材料比所述第二环状软磁材料更加靠近所述转子的中心部段，以及所述第一环状软磁材料与所述第二环状软磁材料固定连接。
[0012]例如，所述斜面与所述转子径向表面的最近处均位于靠近所述凸起结构或所述阶梯状结构的一侧。
[0013]例如，所述阶梯状结构包含第一阶梯与第二阶梯，所述第一阶梯的最大外圆半径r1大于所述第二阶梯的最大外圆半径r2。
[0014]例如，所述第一阶梯的最小外圆半径r3等于所述第二阶梯的最大外圆半径r2，以及所述第二阶梯的最小半径为r4，其中，其中所述r2或r3的大小在值之间上下变化
±
20％。
[0015]例如，所述转子仅在相对于所述定子所放置的中心部段的单侧设置有所述阶梯状结构，所述阶梯状结构的两侧安装一对轴向磁悬浮轴承以组成轴向磁悬浮组件，其中所述第一环状软磁材料与所述第一阶梯配合产生吸力，所述第二环状软磁材料与所述第二阶梯配合产生吸力。
[0016]例如，所述转子在相对于所述定子放置的所述中心部段的两侧均设置有所述阶梯结构，所述轴向磁轴承与两侧的所述阶梯结构分别组成轴向磁悬浮组件，其中所述第一环状软磁材料与所述第一阶梯配合产生吸力，以及所述第二环状软磁材料与所述第二阶梯配合产生吸力。
[0017]例如，所述阶梯状结构两侧用于提供磁力面积的阶梯形状可以是非对称。所述阶梯状结构两侧用于提供磁力面积的阶梯形状可以是对称的。
[0018]例如，所述转子两侧设置的提供磁力面积的所述阶梯结构是对称的。所述转子两侧设置的提供磁力面积的所述阶梯结构也可以是非对称的。
[0019]例如，在所述转子的轴向方向上越远离所述转子的中心部段的阶梯其半径越小。
[0020]例如，所述轴向磁轴承与所述转子的中心部段的轴向方向上的距离比所述径向磁轴承与所述转子的所述中心部段的所述轴向方向的距离近。
[0021]例如，所述转子的阶梯状结构在所述第一阶梯与所述第二阶梯的根部包括凹槽。
[0022]例如，所述轴向磁轴承的所述线圈被所述第一环状软磁材料和所述第二环状软磁材料包围。
[0023]例如，所述轴向磁轴承和所述径向磁轴承与所述电机定子固定连接，以及所述轴向磁轴承在垂直于所述转子的轴向方向上延伸的厚度等于或大于所述阶梯状结构的整体
高度。
[0024]例如，所述轴向磁轴承的厚度为所述阶梯状结构的整体高度的1.5
‑
3倍。
[0025]例如，所述轴向磁轴承的厚度大于或等于所述阶梯状结构的整体高度和所述电机定子的径向厚度之和。
[0026]例如，所述第一环状软磁材料的下部设置的斜面离所述阶梯结构的台阶表面的最远处位于所述线圈的远离所述台阶表面的最远端附近。
[0027]例如，所述第一环状软磁材料的下部设置的斜面离所述阶梯结构的台阶表面的最远处位于所述线圈的靠近所述台阶表面的最近端附近。
[0028]例如，所述凸起结构为设置于所述转子上的推力盘，或为所述转子的本体的高出于其两端的中心部段。
[0029]例如，所述凸起结构与所述转子主体一体形成。
[0030]例如，所述第一环状软磁材料与所述第二环状软磁材料利用紧固件连接或利用胶黏剂连接。
[0031]根据本专利技术的至少一些实施例，还提供一种磁悬浮电机，包括任一所述的磁悬浮装置，以及设置在所述转子至少一端的工作部件、所述工作部件包括叶轮。
[0032]根据本专利技术的至少一些实施例，还提供一种压缩机，包括任一所述磁悬浮电机。
[0033]根据本专利技术的至少一些实施例，还提供一种泵，包括任一所述磁悬浮电机。
附图说明
[0034]图1是传统磁悬浮电机的磁悬浮组件示意图；图2是本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种磁悬浮装置，包括：壳体、位于所述壳体内侧的转子、径向磁轴承、轴向磁轴承、以及电机定子，其中所述转子上设置有垂直于所述转子轴向延伸的至少一个凸起结构，所述凸起结构的至少一个侧面为非平面，所述非平面与所述轴向磁轴承相对。2.根据权利要求1所述的磁悬浮装置，其中，所述凸起结构为阶梯状结构，所述非平面为所述阶梯状结构上带有阶梯的面；以及所述轴向磁轴承包括磁性材料组件，所述磁性材料组件的至少两个侧平面分别与所述阶梯面相对。3.根据权利要求2所述的磁悬浮装置，其中，所述轴向磁轴承为中空的环状结构，还包含线圈和绝缘材料，其中，所述磁性材料组件包括第一环状软磁材料、第二环状软磁材料，所述线圈安装在所述第一环状软磁材料与所述第二环状软磁材料之间，所述绝缘材料将所述线圈与所述磁性材料组件绝缘，以及所述第一环状软磁材料的下部和所述第二环状软磁材料的下部均设置有远离所述转子表面的斜面。4.根据权利要求3所述的磁悬浮装置，其中，所述第一环状软磁材料比所述第二环状软磁材料更加靠近所述转子的中心部段，所述第一环状软磁材料与所述第二环状软磁材料固定连接。5.根据权利要求3所述的磁悬浮装置，其中，所述斜面与所述转子径向表面的最近处均位于靠近所述凸起结构或所述阶梯状结构的一侧。6.根据权利要求5所述的磁悬浮装置，其中，所述阶梯状结构包含第一阶梯与第二阶梯，所述第一阶梯的最大外圆半径r1大于所述第二阶梯的最大外圆半径r2。7.根据权利要求6所述的磁悬浮装置，其中，所述第一阶梯的最小外圆半径r3等于所述第二阶梯的最大外圆半径r2，以及所述第二阶梯的最小半径为r4，其中，其中所述r2或r3的大小在值之间上下变化
±
20％。8.根据权利要求6所述的磁悬浮装置，其中，所述转子仅在相对于所述电机定子所放置的中心部段的一端设置有所述阶梯状结构，所述阶梯状结构的两侧安装一对轴向磁悬浮轴承以组成轴向磁悬浮组件，其中所述第一环状软磁材料与所述第一阶梯配合产生吸力，所述第二环状软磁材料与所述第二阶梯配合产生吸力。9.根据权利要求6所述的磁悬浮装置，其中，所述转子在相对于所述电机定子放置的中心部段的两端均设置有所述阶梯结构，所述轴向磁轴承与两端的所述阶梯结构分别组成轴向磁悬浮组件，其中所述第一环状软磁材料与所述第一阶梯配合产生吸力，以及所述第二环状软磁材料与所述第二阶梯配合产生吸力。10.根据权利要求8所述的磁悬浮装置，其中，所述阶梯状结构两...
【专利技术属性】
技术研发人员：尹成科，尤志强，
申请(专利权)人：苏州苏磁智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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