阅读说明：本技术 磁悬浮电机和空调器 (Magnetic suspension motor and air conditioner ) 是由 伍尚权 王周叶 龚敏 林学明 于 2019-11-15 设计创作，主要内容包括：本申请提供一种磁悬浮电机和空调器。该磁悬浮电机包括壳体、转子组件(1)、定子组件(2)、主轴(3)、安装架(4)、径向磁悬浮轴承(5)和轴向轴承，安装架(4)固定设置在壳体上，径向磁悬浮轴承(5)固定安装在安装架(4)上，转子组件(1)套设在径向磁悬浮轴承(5)外周，定子组件(2)套设在转子组件(1)外周，主轴(3)设置在转子组件(1)的轴向外侧，并与转子组件(1)固定连接，轴向轴承用于调节主轴(3)的轴向位置，径向磁悬浮轴承(5)用于调节转子组件(1)的径向位置。根据本申请的磁悬浮电机，能够减小电机整机在轴向方向上的尺寸，使其能够应用于狭小空间等特殊场合，提高电机的适用范围。(The application provides a magnetic suspension motor and an air conditioner. This magnetic suspension motor includes the casing, rotor subassembly (1), stator module (2), main shaft (3), mounting bracket (4), radial magnetic suspension bearing (5) and axial bearing, mounting bracket (4) are fixed to be set up on the casing, radial magnetic suspension bearing (5) fixed mounting is on mounting bracket (4), rotor subassembly (1) cover is established in radial magnetic suspension bearing (5) periphery, stator module (2) cover is established in rotor subassembly (1) periphery, main shaft (3) set up the axial outside in rotor subassembly (1), and with rotor subassembly (1) fixed connection, axial bearing is used for adjusting the axial position of main shaft (3), radial magnetic suspension bearing (5) are used for adjusting the radial position of rotor subassembly (1). According to the magnetic suspension motor, the size of the whole motor in the axial direction can be reduced, so that the magnetic suspension motor can be applied to special occasions such as narrow space and the like, and the application range of the motor is widened.)

磁悬浮电机和空调器

技术领域

本申请涉及电机设备技术领域，具体涉及一种磁悬浮电机和空调器。

背景技术

磁悬浮电机是利用磁悬浮轴承的电磁力作用，将电机转子悬浮于空中，使电机转子与电机定子之间没有机械接触，没有机械摩擦，是一种低损耗、高性能轴承。在实现电机转子高转速的同时，还具有无机械磨损、能耗低、噪声小、寿命长，无需润滑和密封、无油污染等优点、磁悬浮电机转子转速只受转子材料抗拉强度的限制，因此磁悬浮电机转子的圆周速度可以很高，在高速设备中的应用越来越广泛。

磁悬浮电机一般都会配有2个径向磁轴承和1对轴向磁轴承，加上电机定子与转子，从而导致整机在轴向方向上的尺寸较大，不能适用于空间狭小的特殊场合，应用范围受到限制。

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电机和空调器，能够减小电机整机在轴向方向上的尺寸，使其能够应用于狭小空间等特殊场合，提高电机的适用范围。

为了解决上述问题，本申请提供一种磁悬浮电机，包括壳体、转子组件、定子组件、主轴、安装架、径向磁悬浮轴承和轴向轴承，安装架固定设置在壳体上，径向磁悬浮轴承固定安装在安装架上，转子组件套设在径向磁悬浮轴承外周，定子组件套设在转子组件外周，主轴设置在转子组件的轴向外侧，并与转子组件固定连接，轴向轴承用于调节主轴的轴向位置，径向磁悬浮轴承用于调节转子组件的径向位置。

优选地，径向磁悬浮轴承包括径向铁芯和径向绕组，径向铁芯安装在安装架上，径向铁芯的两个轴向端面与转子组件的两个轴向端面齐平，径向绕组沿轴向绕制在径向铁芯上，径向绕组沿径向铁芯的周向均匀分布。

优选地，安装架上设置有第一止挡凸起，第一止挡凸起用于限定径向磁悬浮轴承在安装架上的轴向安装位置。

优选地，安装架包括安装轴，安装轴穿设在径向磁悬浮轴承的内周侧，安装轴的一端固定设置在壳体上。

优选地，壳体上设置有向远离径向磁悬浮轴承的方向轴向凸出的凸块，凸块的背侧设置有安装槽，安装轴安装在安装槽内。

优选地，主轴靠近转子组件的一端固定设置有止推盘，止推盘远离主轴的外周侧固定设置有向着转子组件延伸的轴向连接件，轴向连接件的末端设置有端面连接件，端面连接件固定连接在转子组件的端面上。

优选地，端面连接件为形状与转子组件的端面形状相适配的环形盘状结构，端面连接件与转子组件之间焊接或者螺接固定。

优选地，轴向连接件为筒状结构或杆状结构。

优选地，轴向轴承包括第一轴承部和第二轴承部，第一轴承部固定设置在安装架上，第二轴承部固定设置在壳体上，止推盘位于第一轴承部和第二轴承部之间。

优选地，止推盘设置在主轴的端面位置处，并与主轴形成一体式结构。

优选地，壳体包括前机壳和后机壳，前机壳和后机壳为分体结构，且固定连接在一起，安装架设置在后机壳上，定子组件安装在前机壳上。

优选地，前机壳包括从外周侧向内周侧沿着轴向向远离转子铁芯的方向延伸的台阶状端盖，端盖包括沿着远离转子铁芯的轴向依次排布的第一端壁、第二端壁、第三端壁和第四端壁，相邻的端壁之间通过轴向连接段固定连接。

优选地，第一端壁与第二端壁之间形成第一台阶，第一端壁与定子组件的端壁贴合，第二端壁与定子组件的端壁之间形成第一阶梯槽，定子组件包括定子绕组，定子绕组设置在第一阶梯槽内。

优选地，第二端壁和第三端壁之间形成第二阶梯槽，磁悬浮电机包括止推盘和轴向连接件时，止推盘和轴向连接件设置在第二阶梯槽的轴向内侧，轴向连接件位于第二端壁和第三端壁之间的轴向连接段的径向内侧。

优选地，电机包括第二轴承部时，第二轴承部的径向外壁与第三端壁和第四端壁之间的轴向连接段的径向内壁贴合，第二轴承部的轴向外壁与第四端壁的轴向内壁贴合。

根据本申请的另一方面，提供了一种空调器，包括磁悬浮电机，该磁悬浮电机为上述的磁悬浮电机。

本申请提供的磁悬浮电机，包括壳体、转子组件、定子组件、主轴、安装架、径向磁悬浮轴承和轴向轴承，安装架固定设置在壳体上，径向磁悬浮轴承固定安装在安装架上，转子组件套设在径向磁悬浮轴承外周，定子组件套设在转子组件外周，主轴设置在转子组件的轴向外侧，并与转子组件固定连接，轴向轴承用于调节主轴的轴向位置，径向磁悬浮轴承用于调节转子组件的径向位置。该磁悬浮电机中，将主轴设置在转子组件的轴向外侧，然后将径向磁悬浮轴承设置在转子组件的内周侧，从而使得径向磁悬浮的设置位置与转子组件的设置位置在轴向上相重合，从而能够不影响转子组件的转矩输出，同时减小主轴的轴向长度，进而减小整个磁悬浮电机的轴向尺寸，优化整体结构，减少整机整体轴向尺寸，使得磁悬浮电机能够方便应用于空间狭小又需要大惯量的应用场合，提高电机的适用范围。

附图说明

图1为本申请实施例的磁悬浮电机的纵截面结构示意图；

图2为本申请实施例的磁悬浮电机的横截面结构示意图。

附图标记表示为：

1、转子组件；2、定子组件；3、主轴；4、安装架；5、径向磁悬浮轴承；6、第一止挡凸起；7、凸块；8、安装槽；9、止推盘；10、轴向连接件；11、端面连接件；12、第一轴承部；13、第二轴承部；14、前机壳；15、后机壳；16、第一端壁；17、第二端壁；18、第三端壁；19、第四端壁；20、第二止挡凸起。

具体实施方式

结合参见图1至图2所示，根据本申请的实施例，磁悬浮电机包括壳体、转子组件1、定子组件2、主轴3、安装架4、径向磁悬浮轴承5和轴向轴承，安装架4固定设置在壳体上，径向磁悬浮轴承5固定安装在安装架4上，转子组件1套设在径向磁悬浮轴承5外周，定子组件2套设在转子组件1外周，主轴3设置在转子组件1的轴向外侧，并与转子组件1固定连接，轴向轴承用于调节主轴3的轴向位置，径向磁悬浮轴承5用于调节转子组件1的径向位置。

该磁悬浮电机中，将主轴3设置在转子组件1的轴向外侧，然后将径向磁悬浮轴承5设置在转子组件1的内周侧，从而使得径向磁悬浮的设置位置与转子组件1的设置位置在轴向上相重合，从而能够不影响转子组件1的转矩输出，同时减小主轴3的轴向长度，进而减小整个磁悬浮电机的轴向尺寸，优化整体结构，减少整机整体轴向尺寸，使得磁悬浮电机能够方便应用于空间狭小又需要大惯量的应用场合，提高电机的适用范围。

在本申请中，由于主轴3并非是一定要位于转子组件1的内周侧，只要能够使得转子组件1的转矩顺利输出至主轴3即可，因此可以利用此特点对主轴进行改造，在不增加主轴3长度的基础上，改变转子组件1与主轴3的连接位置，从而让出位于转子组件1内周侧的位置，由于径向磁悬浮轴承5是沿主轴3的轴向设置，且转子组件1所在的轴向部分是必然存在的，因此可以利用主轴3结构变化在转子组件1的内周所产生的空间进行径向磁悬浮轴承5的设置，从而在保证径向磁悬浮轴承5对转子组件1的径向支撑的同时，不占用额外的轴向空间，使得磁悬浮电机的总体轴向长度主要由转子组件1和主轴3来确定，省去了设置径向磁悬浮轴承5所需的轴向段，因此可以大幅度缩减磁悬浮电机的总体轴向尺寸，在不改变电机输出转矩的情况下减小电机的整体尺寸，使得电机能够满足复杂环境下的使用要求。此外，由于主轴3的轴向长度大幅度缩减，因此能够大幅度降低电机的成本。

在本申请中，径向磁悬浮轴承5包括径向铁芯和径向绕组，径向铁芯安装在安装架4上，径向铁芯的两个轴向端面与转子组件1的两个轴向端面齐平，径向绕组沿轴向绕制在径向铁芯上，径向绕组沿径向铁芯的周向均匀分布，从而能够在转子组件1的周向形成均匀的径向作用力，使得转子组件1更加方便形成径向平衡，提高磁悬浮电机工作时的稳定性。在径向绕组中通电流为径向磁悬浮轴承5提供电磁力，通过径向铁芯、径向气隙与转子组件1之间形成径向轴承电磁回路，使转子组件1在径向方向上悬浮。

径向铁芯由导磁性强的硅钢片叠片组成，采用叠片方式有利减少涡流损耗、提高效率；叠片中开有槽，在槽中有用漆包线绕制的径向绕组，用于提供电磁场，形成径向轴承定子。

在本申请中，径向铁芯的两个轴向端面与转子组件1的两个轴向端面齐平，因此能够保证径向绕组所形成的磁场在转子组件1的整个轴向上形成径向作用力，更加有利于实现转子组件1的径向平衡，同时，本申请的径向磁悬浮轴承5布置于转子组件1的内圆中心，可以采用单个径向磁悬浮轴承5实现转子组件1的径向悬浮，有效减少整机的轴向尺寸，提高装配精度，同时节约一个径向磁悬浮轴承5的成本。

在其他实施例中，也可以在转子组件1的内孔中沿轴向间隔设置至少两个径向磁悬浮轴承5，同样也不会占用额外的轴向长度，因此也能够在为转子组件1提供径向悬浮力的同时，减小整机的轴向尺寸。

径向磁悬浮轴承5整体通过安装架4固定在壳体中，为整机结构提供基本的支撑作用。

定子组件2的定子铁芯通过叠装电工硅片形成，并安装固定在前机壳上，电机绕组绕制在定子铁芯中，为转子组件1提供旋转驱动力；通过定子铁芯、电机气隙、转子组件1形成电机的电磁回路，使转子在圆周方向上进行旋转运动。

安装架4上设置有第一止挡凸起6，第一止挡凸起6用于限定径向磁悬浮轴承5在安装架4上的轴向安装位置。该第一止挡凸起6为环状凸起，能够对径向磁悬浮轴承5在安装架4上的安装起到有效的轴向定位，保证径向磁悬浮轴承5的安装准确度以及安装效率。

安装架4包括安装轴，安装轴穿设在径向磁悬浮轴承5的内周侧，安装轴的一端固定设置在壳体上。在本申请中，安装架4采用安装轴的结构形式，能够方便安装轴的加工，提高加工效率，同时也方便进行径向磁悬浮轴承5在安装架4上的安装。优选地，为了保证安装架4在壳体上的安装结构的稳定性和可靠性，安装轴可以包括防转段和圆柱段，其中防转段具有防转切边，或者为多边形结构，圆柱段与防转段一体，且位于转子组件1内周侧，防转段固定安装在壳体上，径向磁悬浮轴承5安装在圆柱段上。

壳体上设置有向远离径向磁悬浮轴承5的方向轴向凸出的凸块7，凸块7的背侧设置有安装槽8，安装轴安装在安装槽8内。通过在壳体上设置凸块7，并在凸块7中设置沿轴向延伸的安装槽8，能够提高安装轴与壳体之间的轴向配合长度，提高壳体对安装轴的支撑强度，进而保证安装轴对于径向磁悬浮轴承5的支撑强度和结构稳定性。

在本实施例中，主轴3靠近转子组件1的一端固定设置有止推盘9，止推盘9远离主轴3的外周侧固定设置有向着转子组件1延伸的轴向连接件10，轴向连接件10的末端设置有端面连接件11，端面连接件11固定连接在转子组件1的端面上。止推盘9作为连接主轴3与转子组件1的一部分，能够实现主轴3与转子组件1之间的固定连接，同时还可以作为轴向轴承的作用对象，实现对主轴3的轴向位置的调节，因此能够进一步缩短磁悬浮电机的轴向尺寸，有利于磁悬浮电机的扁平化，节省铜线，散热更好。

端面连接件11为形状与转子组件1的端面形状相适配的环形盘状结构，端面连接件11与转子组件1之间焊接或者螺接固定。端面连接件11用于实现与转子组件1的端面之间的固定连接，方便转子组件1将转矩传输至主轴3，进而通过主轴3输出转矩。端面连接件11可以为环形盘状结构，与转子组件1的端面之间形成良好的固定连接，也可以为多个沿周向间隔设置的板状结构，每个板状结构均与其设置位置处的转子组件1之间固定连接，进而从整体上实现转子组件1与主轴3之间的固定连接。

轴向连接件10为筒状结构或杆状结构。当端面连接件11为环形盘状结构时，轴向连接件10可以采用筒状结构，当端面连接件11为周向间隔设置的板状结构时，轴向连接件10可以采用杆状结构，一杆对应一板，或者多杆对应一板。

轴向轴承包括第一轴承部12和第二轴承部13，第一轴承部12固定设置在安装架4上，第二轴承部13固定设置在壳体上，止推盘9位于第一轴承部12和第二轴承部13之间。第一轴承部12和第二轴承部13均包括有铁芯和绕组，其中第一轴承部12、轴向气隙和止推盘9形成第一电磁回路，用于对主轴3施加向着第一方向运动的轴向作用力，第二轴承部13、轴向气隙和止推盘9形成第二电磁回路，用于对主轴3施加向着第二方向运动的轴向作用力，第一方向与第二方向相反。通过调节第一轴承部12和第二轴承部13的绕组电流大小，能够调整第一轴承部12和第二轴承部13输出的电磁力的大小，进而调节止推盘9在轴向方向上的位置，使得止推盘9在轴向方向上悬浮在预设位置处。

优选地，止推盘9设置在主轴3的端面位置处，并与主轴3形成一体式结构，一方面可以减少成型工序，降低成型难度，另一方面也能够更加有效地保证止推盘9与主轴3之间的连接结构强度，提高主轴3与止推盘9结构的一致性。

壳体包括前机壳14和后机壳15，前机壳14和后机壳15为分体结构，且固定连接在一起，安装架4设置在后机壳15上，定子组件2安装在前机壳14上。通过将壳体分为前机壳14和后机壳15，能够使得壳体形成分体式结构，从而既能够降低壳体的加工难度，同时也能够方便进行壳体内部各个部件的安装固定。

前机壳14包括从外周侧向内周侧沿着轴向向远离转子铁芯的方向延伸的台阶状端盖，端盖包括沿着远离转子铁芯的轴向依次排布的第一端壁16、第二端壁17、第三端壁18和第四端壁19，相邻的端壁之间通过轴向连接段固定连接。

第一端壁16与第二端壁17之间形成第一台阶，第一端壁16与定子组件2的端壁贴合，第二端壁17与定子组件2的端壁之间形成第一阶梯槽，定子组件2包括定子绕组，定子绕组设置在第一阶梯槽内。第一端壁16与定子组件2的端壁贴合，能够保证前机壳14与定子组件2之间的配合更加紧密，保证定子组件2在前机壳14上安装结构的稳定性和可靠性。将定子绕组设置在第一阶梯槽内，既能够保证定子组件2与壳体之间的紧密配合，又能够充分利用定子组件2的结构合理设计壳体的结构，使得壳体的结构能够得到充分利用，方便进行定子绕组的安装设置。

第二端壁17和第三端壁18之间形成第二阶梯槽，磁悬浮电机包括止推盘9和轴向连接件10时，止推盘9和轴向连接件10设置在第二阶梯槽的轴向内侧，轴向连接件10位于第二端壁17和第三端壁18之间的轴向连接段的径向内侧。由于轴向连接件10的轴向长度相对于定子绕组的厚度要超出不少距离，因此如果使得第二端壁17径向延伸至轴向连接件10所在位置处，就会导致第二端壁17与轴向连接件10之间发生干涉，此时在壳体上形成相对于第二端壁17轴向距离更远的第三端壁18，就能够在第三端壁18与转子组件1之间形成足够的轴向距离，满足轴向连接件10和止推盘9的安装需要，同时不会增加壳体的体积，便于实现壳体的小型化和紧凑化。

第三端壁18和第四端壁19之间形成第三阶梯槽，磁悬浮电机包括第二轴承部13时，第二轴承部13的径向外壁与第三端壁18和第四端壁19之间的轴向连接段的径向内壁贴合，第二轴承部13的轴向外壁与第四端壁19的轴向内壁贴合。由于第二轴承部13位于止推盘9的轴向外侧，因此当第三端壁18与止推盘9之间的轴向距离合适时，第二轴承部13与第三端壁18之间的距离就会过小，导致第三端壁18与止推盘9之间无法留下足够的安装空间来安装第二轴承部13，因此，此时在第三端壁18的轴向外侧设置有第四端壁19，从而使得第四端壁19与止推盘9之间有足够的空间安装第二轴承部13，同时，还可以利用第四端壁19与其所连接的轴向连接段形成安装台阶，使得第二轴承部13能够同时通过第四端壁19和轴向连接段进行固定安装，提高第二轴承部13在壳体上的安装结构的稳定性和可靠性。

对于第一轴承部12而言，在安装架4上靠近止推盘9的一端还设置有第二止挡凸起20，该第二止挡凸起20能够为第一轴承部12在安装架4上的安装形成轴向定位，方便实现第一轴承部12在安装架4上的固定安装。

在本申请中，前机壳14采用了连续的台阶结构作为端盖结构，能够利用连续的台阶结构所形成的阶梯槽形成递增的轴向安装空间，从而使得端盖能够满足不同的内部结构的安装要求，从而在不增加壳体体积的前提下有效利用壳体的内部空间，实现各个内部结构的安装，结构布局更加合理，更加有利于实现壳体的小型化，使得壳体的结构更加紧凑，更好地满足狭小空间的使用要求，同时也可以有效保证输出转矩。

根据本申请的实施例，空调器包括磁悬浮电机，该磁悬浮电机为上述的磁悬浮电机。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。以上仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本申请的保护范围。