申请/专利权人：张勇

申请日：2023-01-31

公开（公告）日：2024-04-02

公开（公告）号：CN116131563B

主分类号：H02K21/14

分类号：H02K21/14;H02N15/00;H02K7/09;H02K7/12;H02K5/24;F16C32/04

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.02#授权;2023.06.02#实质审查的生效;2023.05.16#公开

摘要：本发明公开了一种抵抗单边轴推力的超高速永磁磁悬浮电机，本发明还公开了一种抵抗单边轴推力的超高速永磁磁悬浮电机的设计方法，主要应用领域包含但不限于风筒、吸尘器等需要使用超高速电机的场合，旨在解决超高速风筒电机固有存在的单边轴推力和高频激振两大弊端。该电机包括壳体、定子组件、同心圆环状永磁体电机转子、具有导磁性的电机转轴、普通的轴承和永磁磁悬浮轴承，独特性在于电机采用永磁磁悬浮设计，电机转子在超高速旋转过程中产生的陀螺效应可使电机形成单自由度进动，永磁磁悬浮轴承巧妙结合该进动形成单自由度轴向拉力，以抵消超高速旋转叶片产生的固有轴推力，消除超高速电机转子激振，延长电机寿命，提高效率，提升运行品质。

主权项：1.一种抵抗单边轴推力的超高速永磁磁悬浮电机的设计方法，上述电机包括壳体2，壳体2包括内套筒201和套设于内套筒201外的外套筒202，内套筒201的外壁通过连接壁与外套筒202的内壁固定连接，所述内套筒201和外套筒202之间形成有风道，内套筒201包括安装筒部201a、轴套201b、以及限位挡环201c，安装筒部201a一端与永磁磁悬浮轴承套1连接，永磁磁悬浮轴承套1内壁设置有永磁磁悬浮轴承固定部分8，安装筒部201a另一端与轴套201b一端连接，限位挡环201c设置在轴套201b另一端内壁，电机定子3的外壁与安装筒部201a的内壁连接，电机定子3套设于电机转子4外部，电机转子4套设固定于电机转轴10中部，电机转轴10贯穿安装筒部201a、轴套201b、以及限位挡环201c且一端与风叶7连接，电机转轴10另一端套设固定有与永磁磁悬浮轴承固定部分8相对设置的永磁磁悬浮轴承活动部分9，还包括轴承5，轴承5内圈套设固定在电机转轴10上，轴承5外圈与轴套201b内壁固定，还包括弹簧6，弹簧6位于轴套201b内，弹簧6套设在电机转轴10上，且弹簧6两端分别与轴承5和限位挡环201c相抵，所述轴套201b的外径小于安装筒部201a的外径，轴套201b的外壁与外套筒202内壁之间为容置腔11，容置腔11的外径大于风叶7的外径，所述风叶7包括叶片基轮和周向设于叶片基轮径向方向上的叶片，所述叶片基轮呈罩设在轴套201b端部的筒状，叶片完全嵌入到容置腔11中，所述电机转子4为同心圆环状永磁体，所述叶片基轮的外端面设置倒角，所述轴承5的外圈在轴套201b中设置了轴向停止位，其特征在于，上述方法包括以下步骤：步骤一、根据电机转轴10的转速、风叶7和风道的模型数据，通过仿真计算得出风道的风速，计算出风道内风压数值以及风叶7作用于电机转轴10上的单边轴推力Fs，单边轴推力Fs与风叶7的出风方向相反；步骤二、通过仿真计算电机转轴10、电机转子4、风叶7的转动惯量I，计算电机转子4在设定转速转动时的角动量A和水平翻转力矩M；步骤三、设置定转子同心偏差，由多物理场耦合方式，通过对电磁场-力的耦合仿真计算，求出电机转子4偏心形成的非平衡单边磁场拉力Fr，结合上述转动惯量I、电机转子4的角动量A和电机转子4的水平翻转力矩M，通过多物理场耦合仿真的方式，计算电机转子4在设定转速转动时的振动基频fr和振动幅度S；步骤四、根据非平衡单边磁场拉力Fr、单边轴推力Fs、电机转子4重力的计算值G、以及电机转轴10的与水平面的角度，计算永磁磁悬浮轴承活动部分9所需承载的轴向力和径向力；步骤五、设计永磁磁悬浮轴承固定部分8和永磁磁悬浮轴承活动部分9为相同两片圆环永磁体，永磁磁悬浮轴承固定部分8与永磁磁悬浮轴承活动部分9的充磁方向一致；步骤六、设计永磁磁悬浮轴承固定部分8和永磁磁悬浮轴承活动部分9的内外径、厚度和轴向间距，使得永磁磁悬浮轴承固定部分8和永磁磁悬浮轴承活动部分9的吸力抵消电机转轴10所需承受的轴向力，永磁磁悬浮轴承活动部分9径向微偏差带来的回归同心点的力的最大值大于永磁磁悬浮轴承活动部分9所需承载的径向力的3倍；步骤七、轴承5的外圈在轴套201b中设置轴向停止位；步骤八、计算和测量永磁磁悬浮轴承固定部分8和永磁磁悬浮轴承活动部分9的温升与散热情况。

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百度查询： 张勇 一种抵抗单边轴推力的超高速永磁磁悬浮电机及设计方法

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