磁悬浮电机及家用空调的制作方法

本发明涉及磁悬浮技术领域，尤其涉及一种磁悬浮电机及家用空调。

背景技术：

小型电动机是最常见的将电能转化为机械能的形式，在家用电器和工业领域具有广泛的应用。传统的电动机主要包括电机定子部分、电机转子部分、转子支撑轴承以及机壳部分，电机定子部分与电机转子部分之间通过机械轴承联接或存在机械接触，因此电子转子运动过程中存在机械摩擦。

机械摩擦不仅增加转子的摩擦阻力，使运动部件磨损，产生机械振动和噪声，而且会造成部件发热，使润滑剂性能变差，严重的会使电机气隙不均匀，绕组发热，温升增大，从而降低电机效能，最终缩短电机使用寿命。而且机械轴承需要润滑油来维持，这样既影响电机寿命又不利于设备的清洁，因此，为了实现超高转速运行和设备的长寿命、清洁无油必须在电动机中采用非接触式支撑方式，即磁悬浮支撑方式。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明的另一目的是提供一种磁悬浮电机，解决现有技术中磁悬浮电机无法实现小型化，家用电器和工业领域的小型电动机无法实现高速运转、寿命低的问题。

(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电机，包括电机定子铁芯、转子轴、径向磁轴承以及径向位移传感器，所述电机定子铁芯、所述径向磁轴承以及所述径向位移传感器同轴设置，且所述电机定子铁芯、径向磁轴承以及所述径向位移传感器均套设在所述转子轴的外侧；所述转子轴的第一端为输出端；所述转子轴的第二端设有磁力吸附单元，所述磁力吸附单元对所述转子轴产生的吸附力沿所述转子轴轴向，所述转子轴的第二端与所述磁力吸附单元的接触方式为点接触。

根据本发明，所述转子轴的第二端端面的圆心处设有表面为球形的凸起。

根据本发明，所述磁力吸附单元为永磁吸附单元。

根据本发明，所述永磁吸附单元包括导磁体和永磁环，所述导磁体为台阶状圆柱形，所述导磁体直径较小的一端朝向所述转子轴设置，所述永磁环套设在所述导磁体直径较小的一端的外侧，且所述永磁环的内径大于所述导磁体的外径，所述永磁环远离所述转子轴的一端端面与所述导磁体的台阶面连接。

根据本发明，所述永磁体与所述导磁体朝向所述转子轴的一端端面平齐，且所述导磁体直径较小的一端端面处设有用于容纳所述凸起的凹槽，所述凹槽的深度小于所述凸起的高度。

根据本发明，所述凸起与所述转轴一体成型。

根据本发明，所述磁力吸附单元为电磁吸附单元。

根据本发明，所述径向磁轴承为永磁偏置径向磁轴承，所述径向位移传感器设置于所述永磁偏置径向磁轴承内。

根据本发明，磁悬浮电机还包括壳体，所述电机定子铁芯、所述径向磁轴承以及所述磁力吸附单元均固定于所述壳体内；所述转子轴设置为台阶状，位于所述壳体内的所述转子轴直径大于位于所述壳体外的转子轴直径，所述转子轴的输出端穿过的所述壳体的一侧设有轴孔，所述轴孔的孔径大于所述位于所述壳体外的转子轴直径且小于位于所述壳体内的所述转子轴直径。

本发明还提供了一种家用空调，包括上述的磁悬浮电机。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：本发明实施例提供的磁悬浮电机由转子轴的一端设置的磁力吸附单元提供轴向支撑力，且转子轴的端部与磁力吸附单元点接触，省去了轴向磁轴承，并且缩短了转子轴，显著地减小了磁悬浮电机的体积，虽然使用时转子轴高速旋转，但是由于转子轴与磁力吸附单元点接触，两者之间的摩擦力非常小，并不会影响磁悬浮电机的性能以及使用寿命。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种磁悬浮电机的剖视图；

图2是本发明实施例提供的另一种磁悬浮电机的剖视图。

图中：1：电机定子铁芯；2：转子轴；21：输出端；22：凸起；3：径向磁轴承；4：径向位移传感器；5：磁力吸附单元；51：永磁环；52：导磁体；53：凹槽；6：壳体；61：轴孔；7：主永磁体；8：外套筒；9：钢球。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供的一种磁悬浮电机，包括电机定子铁芯1、转子轴2、径向磁轴承3以及径向位移传感器4，电机定子铁芯1、径向磁轴承3以及径向位移传感器4同轴设置，且电机定子铁芯1、径向磁轴承3以及径向位移传感器4均套设在转子轴2的外侧；转子轴2的第一端为输出端21；转子轴2的第二端设有磁力吸附单元5，磁力吸附单元5对转子轴2产生的吸附力沿转子轴2轴向，转子轴2的第二端与磁力吸附单元5的接触方式为点接触。具体地，本实施例中电机定子铁芯1位于转子轴2的中部，径向磁轴承3设有两个，分别设置在电机定子铁芯1的两侧，且电机定子铁芯1的两侧均设有一个径向位移传感器4。磁悬浮电机工作时由径向磁轴承3实现转子轴2的径向支承以及定位，由磁力吸附单元5限制转子轴2的轴向运动，吸附力大于磁悬浮电机工作时的产生的对转子轴2向外的拉力，使转子轴2以与磁力吸附单元5点接触的状态下稳定高速旋转。本发明实施例提供的磁悬浮电机由转子轴2的一端设置的磁力吸附单元5提供轴向支撑力，且转子轴2的端部与磁力吸附单元5点接触，省去了轴向磁轴承，并且缩短了转子轴2，显著地减小了磁悬浮电机的体积，虽然使用时转子轴2高速旋转，但是由于转子轴2与磁力吸附单元5点接触，两者之间的摩擦力非常小，并不会影响磁悬浮电机的性能以及使用寿命。

为了保证转子轴2在高速旋转时磁力吸附单元5与转子轴2的点接触位置对转子轴2的反向推力沿转子轴2的轴线，本实施例中优选地在转子轴2的第二端端面的圆心处设有表面为球形的凸起22，保证了点接触位置位于转子轴2的轴线上，进而保证了转子轴2所受反向推力的方向。优选地，凸起22与转轴一体成型。凸起22与转轴一体成型，省去了凸起22与转轴的连接，加工方便，并且连接可靠，保证了使用寿命。需要说明的是转子轴2与磁力吸附单元5接触位置的设置也可以是如图2所示，在磁力吸附单元5朝向转子轴2的一侧设置钢球9，转子轴2的端面设置为平面，无需进行处理，降低了转子轴2的生产成本，但是该种设置方式对于钢球9处的定位要求较高，需要较高的装配精度。

优选地，本实施例中磁力吸附单元5为永磁吸附单元。通过永磁体对于转子轴2产生持续的吸附力，结构简单可靠。需要说明的是，磁力吸附单元5也可以为电磁吸附单元，工作时通电使其对转子轴2能够产生持续的吸附力。

优选地，本实施例中永磁吸附单元包括导磁体52和永磁环51，导磁体52为台阶状圆柱形，导磁体52直径较小的一端朝向转子轴2设置，永磁环51套设在导磁体52直径较小的一端的外侧，且永磁环51的内径大于导磁体52的外径，永磁环51远离转子轴2的一端端面与导磁体52的台阶面连接。永磁环51设置为环形，节省永磁体材料，降低成本。导磁体52设置在内部与转子轴2接触，可以选用较高硬度的材质，以应对其与转子轴2之间的点摩擦，提高使用寿命。需要说明的是，本实施例中永磁吸附单元的结构并不限于此，也可以是均采用永磁体或者外圈导磁体52、内部永磁体等方式实现对于转子轴2实现轴向吸附。

优选地，本实施例中永磁体与导磁体52朝向转子轴2的一端端面平齐，且导磁体52直径较小的一端端面处设有用于容纳凸起22的凹槽53，凹槽53的深度小于凸起22的高度。磁力吸附单元5对转子轴2产生吸力，且两者之间点接触，因此两者的端面之间需要一定的间隙，但是间隙不易过大，过大的间隙会使磁力减弱。本实施例中凹槽53深度小于凸起22的高度以保证两者之间有一定的间隙，保证了磁力吸附单元5能够对转子轴2产生足够的吸力，并且由于是设置在导磁体52端面的凹槽53，使得凸起22的尺寸不必设计过小，便于转子轴2端面处凸起22的加工。

优选地，本实施例中径向磁轴承3为永磁偏置径向磁轴承，径向位移传感器4设置于永磁偏置径向磁轴承内。永磁偏置径向磁轴承体积小、功耗低，有利于减小磁悬浮电机的整体体积。永磁偏置径向磁轴承通常包括两层导磁体，两层导磁体之间通过永磁体连接，而两层导磁体与永磁体形成的空间形成了空间浪费，将径向位移传感器4设置在该空间内，提高了空间利用率，结构更加紧凑，减小了磁悬浮电机整体体积。

优选地，本实施例中磁悬浮电机还包括壳体6，电机定子铁芯1、径向磁轴承3以及磁力吸附单元5均固定于壳体6内；转子轴2设置为台阶状，位于壳体6内的转子轴2直径大于位于壳体6外的转子轴2直径，转子轴2的输出端21穿过的壳体6的一侧设有轴孔61，轴孔61的孔径大于位于壳体6外的转子轴2直径且小于位于壳体6内的转子轴2直径。壳体6上的轴孔61孔径大于位于壳体6外的转子轴2直径且小于位于壳体6内的转子轴2直径，即转子轴2位于壳体6内的部分由轴孔61边缘处的壳体6挡住，防止了转子轴2受到的外力大于常规的意外情况下转子轴2脱出，保证了使用磁悬浮电机的使用安全。转子轴2的台阶面与壳体6内表面的距离一般略大于磁力吸附单元5与转子轴2端面的表面间隙，意外情况下转子轴2被拉出，与磁力吸附单元5分离，停机且外力去除时，转子轴2会由磁力吸附单元5吸附到两者点接触的位置，使磁悬浮电机回归正常工作。

优选地，本实施例中转子轴2与电机定子铁芯1配合处设有主永磁体7，主永磁体7与转子轴2形成转子组件共同转动，使该电机成为永磁电机，相较于普通电机，主永磁体7占用空间小，结构更加紧凑。具体地，主永磁体7可以通过分瓣镶嵌的方式嵌在转子轴2的嵌槽上，保证壳体6内部转动部分的轴径一致，也可以是如图1或图2所示，将转子轴2的一端首先加工成与主永磁体7配合的细轴，然后再套设主永磁体7后，其余部分套设外套筒8，保证壳体6内部转动部分轴径一致。避免了转子轴2轴径过小同等体积的径向磁轴承3产生的磁力过小，要保证足够的磁力会增大径向磁轴承3的体积，一定程度上也起到了减小磁悬浮电机体积及重量的作用。

本发明实施例还提供了一种家用空调，包括上述的磁悬浮电机。提高了家用空调的使用寿命，降低了噪音，提高了系统性能。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。