CN115589089B - 一种磁悬浮盘式电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁悬浮盘式电机，涉及磁悬浮电机技术领域，该磁悬浮盘式电机包括电机壳、转子轴、转子盘、定子绕组、永磁体、轴向磁悬浮轴承和径向磁悬浮轴承。其中，转子轴穿设于电机壳；转子盘包括轴套以及设置于轴套径向外侧的盘体，轴套套设于所述转子轴上；定子绕组通过定子安装部安装于电机壳；永磁体设置于盘体上、并与定子绕组相对设置；轴向磁悬浮轴承安装于电机壳上或者安装于定子安装部上，且轴向磁悬浮轴承与盘体相对设置；径向磁悬浮轴承位于轴套的轴向两侧，转子轴贯穿径向磁悬浮轴承。如此，通过设置径向磁悬浮轴承和轴向磁悬浮轴承，使得转子盘悬浮，在杜绝机械磨损的同时提高整个磁悬浮盘式电机的转速、整机寿命和输出效率。

Description

一种磁悬浮盘式电机

技术领域

本发明涉及磁悬浮电机技术领域，具体的讲，涉及一种磁悬浮盘式电机。

背景技术

随着磁悬浮电机制造技术的不断进步，对磁悬浮电机有了更高的要求，如体积小、重量轻、效率高、低速大转矩、高速恒功率、调速范围宽等，对于电机的磁悬浮轴承安装以及性能也有更多的要求。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种磁悬浮盘式电机。

本发明提供了一种磁悬浮盘式电机，磁悬浮盘式电机包括：

电机壳；

转子轴，穿设于电机壳；

转子盘，转子盘包括轴套以及设置于轴套径向外侧的盘体，轴套套设于转子轴上；

定子绕组，通过定子安装部安装于电机壳；

永磁体，设置于盘体上、并与定子绕组相对设置；

轴向磁悬浮轴承，轴向磁悬浮轴承安装于电机壳上或者安装于定子安装部上，且轴向磁悬浮轴承与盘体相对设置；

径向磁悬浮轴承，位于轴套的轴向两侧，转子轴贯穿径向磁悬浮轴承。

其中，电机壳包括相对接的第一半壳和第二半壳，第一半壳的第一面与第二半壳的第二面对接，第一半壳的侧壁上设置有第一筒状结构，第二半壳的侧壁上设置有第二筒状结构，位于转子盘的轴向两侧的轴向磁悬浮轴承分别安装于第一筒状结构和第二筒状结构的端面上。

其中，磁悬浮盘式电机还包括：

保护轴承，保护轴承位于轴套的轴向两侧，保护轴承用于对转子轴进行轴向保护和径向保护。

其中，位于轴套的轴向两侧的保护轴承分别安装于第一筒状结构以及第二筒状结构的内表面上；

转子轴呈阶梯轴，保护轴承的内端面与阶梯轴上的阶梯面相对；

保护轴承与转子轴之间的间隙小于径向磁悬浮轴承与转子轴之间的间隙；

保护轴承的端面与相对的阶梯面之间的间隙小于轴向磁悬浮轴承与盘体之间的间隙。

其中，位于轴套的轴向两侧的径向磁悬浮轴承分别安装于第一筒状结构以及第二筒状结构的内表面上；

第一筒状结构和第二筒状结构的外端口均设置有压盖；

保护轴承位于径向磁悬浮轴承的远离转子盘的一侧，压盖将保护轴承压紧于电机壳上；或者，

径向磁悬浮轴承位于保护轴承的远离转子盘的一侧，压盖将径向磁悬浮轴承压紧于电机壳上。

其中，第一筒状结构和第二筒状结构的外端口均设置有压盖，径向磁悬浮轴承安装于压盖上。

其中，定子绕组包括两组，分别位于盘体的轴向两侧；或者，

定子绕组包括一组，位于盘体的一侧；

定子绕组包括两组时，第一筒状结构和第二筒状结构均向电机壳内侧凸出设置，其中一组定子绕组位于第一筒状结构和第一半壳的周壁围合形成的空间内，另一组定子绕组位于第二筒状结构和第二半壳的周壁围合形成的空间内；

定子绕组包括一组时，第一筒状结构向电机壳的外侧凸出设置，第二筒状结构向电机壳内侧凸出设置，定子绕组位于第二筒状结构和第二半壳的周壁围合形成的空间内。

其中，磁悬浮盘式电机还包括定子内环和定子外环，定子绕组夹设于定子内环和定子外环之间，定子内环和定子外环压装于电机壳内。

其中，转子盘包括两个，两个转子盘分别位于定子绕组的两侧，定子安装部夹设在第一半壳和第二半壳之间并延伸至两个转子盘之间，轴向磁悬浮轴承分别安装于定子安装部的两侧。

其中，磁悬浮盘式电机还包括：

位移传感器，设置于轴套的轴向两侧。

有益效果：本申请提供的磁悬浮盘式电机包括电机壳、转子轴、转子盘、定子绕组、永磁体、轴向磁悬浮轴承和径向磁悬浮轴承。其中，转子轴穿设于电机壳，转子盘包括轴套以及设置于轴套径向外侧的盘体，轴套套设于转子轴上，定子绕组通过定子安装部安装于电机壳上，永磁体设置于盘体上、并与定子绕组相对设置，轴向磁悬浮轴承安装于电机壳上或者安装于定子安装部上，且轴向磁悬浮轴承与盘体相对设置，如此，以实现轴向磁悬浮轴承的安装，在保证安装与拆卸方便的同时，大大提高了电机壳内的空间利用率。此外，通过设置径向磁悬浮轴承和轴向磁悬浮轴承，利用磁力作用使得转子盘悬浮，在杜绝机械磨损的同时提高了整个磁悬浮盘式电机的转速、寿命和输出效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为根据本发明实施例一提供的磁悬浮盘式电机的结构示意图；

图2为根据本发明实施例二提供的磁悬浮盘式电机的结构示意图；

图3为根据本发明实施例三提供的磁悬浮盘式电机的结构示意图；

图4为根据本发明实施例四提供的磁悬浮盘式电机的结构示意图；

图5为根据本发明实施例五提供的磁悬浮盘式电机的结构示意图；

图6为根据本发明实施例六提供的磁悬浮盘式电机的结构示意图；

图7为根据本发明实施例七提供的磁悬浮盘式电机的结构示意图。

附图中标记如下：

100、电机壳；110、第一半壳；111、第一筒状结构；120、第二半壳；121、第二筒状结构；130、压盖；200、转子轴；300、转子盘；310、盘体；320、轴套；330、永磁体；400、轴向磁悬浮轴承；500、径向磁悬浮轴承；600、保护轴承；700、定子绕组；710、定子外环；720、定子内环；730、电枢绕组；800、位移传感器。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其他实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显示地和隐式地理解是，本文所描述的实施例可以与其他实施例相结合。

下面结合图1至图7对本发明的实施例做进一步描述。

参考图1至图7，本发明一示例性实施例提供了一种磁悬浮盘式电机，磁悬浮盘式电机包括电机壳100、转子轴200、转子盘300、定子绕组700、永磁体330、轴向磁悬浮轴承400和径向磁悬浮轴承500。其中，转子轴200穿设于电机壳100；转子盘300包括轴套320以及设置于轴套320径向外侧的盘体310，轴套320套设于转子轴200上；永磁体330设置于盘体310上、并与定子绕组700相对设置；轴向磁悬浮轴承400与盘体310相对设置；径向磁悬浮轴承500位于轴套320的轴向两侧，转子轴200贯穿径向磁悬浮轴承500。

本实施例中， 轴向磁悬浮轴承400与转子盘300相对设置，当磁悬浮盘式电机工作时，轴向磁悬浮轴承400将产生非接触的可控电磁力，该可控电磁力用于控制转子盘300在电机壳100内的轴向位置，使得轴向磁悬浮轴承400与转子盘300之间不产生机械接触。同时，径向磁悬浮轴承500用于使得转子轴200悬浮，进而控制转子盘300在电机壳100内的径向位置。

本实施例提供的磁悬浮盘式电机，将磁悬浮技术结合于盘式电机，由于盘式电机的磁场方向与转轴平行，磁场从轴向走，不但磁能密度大，而且交换能量的空间也大，因此其电机的转矩密度较径向磁场有大幅提高，而通过轴向磁悬浮轴承400和径向磁悬浮轴承500的配合使得转子轴200在工作过程中处于悬浮状态，无机械接触和机械磨损，功率密度高，从而使得磁悬浮盘式电机具有很高的输出效率、很高的转速且使用寿命长，可广泛应用于各种对效率要求较高的场景中。例如，本实施例提供的磁悬浮盘式电机可应用于新能源汽车的驱动或发电。

其中，转子盘300的数量、定子绕组700的数量、永磁体330的数量、轴向磁悬浮轴承400和径向磁悬浮轴承500的设置位置均不作限制，只要能够通过轴向磁悬浮轴承400和径向磁悬浮轴承500的配合实现转子轴200的悬浮，通过定子绕组700与永磁体330的配合实现转子轴200的可靠运转即可。

下面结合具体附图对本公开的各种实施例进行一一介绍。

实施例一

图1示出的是一种双定子单转子的磁悬浮盘式电机的结构示意图，如图1所示，该磁悬浮盘式电机包括电机壳100、转子轴200、转子盘300、定子绕组700、永磁体330、轴向磁悬浮轴承400和径向磁悬浮轴承500。

电机壳100包括相对接的第一半壳110和第二半壳120，第一半壳110的第一面与第二半壳120的第二面对接，第一半壳110的侧壁上设置有第一筒状结构111，第二半壳120的侧壁上设置有第二筒状结构121，转子轴200贯穿第一筒状结构111和第二筒状结构121，第一筒状结构111的外端口以及第二筒状结构121的外端口均固定设置有压盖130。

该磁悬浮盘式电机可以是单侧输出，例如是图1所示的左侧输出或者右侧输出，当磁悬浮盘式电机为左侧输出时，其输出轴伸穿过左侧的压盖130，当磁悬浮盘式电机为右侧输出时，其输出轴伸穿过右侧的压盖130。该磁悬浮盘式电机也可以是双侧输出，则左侧的输出轴伸穿过左侧的压盖130，右侧的输出轴伸穿过右侧的压盖130。输出轴伸可以根据接口需求采用花键、法兰等结构形式，输出轴伸可以根据实际需求与无轴向力的行星齿轮减速器、摆线针轮减速器、花键孔等结构相连。

第一筒状结构111和第二筒状结构121均向电机壳100的内侧延伸，如此，第一筒状结构111与电机壳100的侧壁围合形成左侧定子绕组700的容置空间，第二筒状结构121与电机壳100的侧壁围合形成右侧定子绕组700的容置空间。

定子绕组700包括铁芯和电枢绕组730，电枢绕组730用于电机电流的输入和输出。定子绕组700的铁芯卷绕成型后背面焊接，防止脱卷。继续参考图1，磁悬浮盘式电机还包括定子外环710和定子内环720，定子外环710位于定子绕组700的外侧，定子内环位于定子绕组700的内侧。定子外环710和定子内环720可以采用铝合金等加工性能较好的材料，在定子绕组700的铁芯完成焊接后，在定子绕组700的两端分别压装定子外环710和定子内环720并可通过车削工艺成形，使得定子绕组700与定子外环710、定子内环720形成为一个组装体，最后将该组装体压装至电机壳100内，并可通过螺钉等紧固件与电机壳100进一步固定连接。定子外环710和定子内环720即构成用于将定子绕组700安装于电机壳100内的定子安装部，另外，通过设置定子外环710和定子内环720能够调节定子绕组700的中心位置，以保证定子绕组700与永磁体330之间的相对位置的准确性。

继续参考图1，转子盘300包括套设于转子轴200上的轴套320以及设置于轴套320上的盘体310，盘体310位于两侧的定子绕组700之间，盘体310的两侧均设置有永磁体330，分别与同侧的定子绕组700相对设置。如此，转子轴200能够在两侧定子绕组700的共同作用下运转，在保证结构紧凑性的同时提高电机的输出效率。

两个轴向磁悬浮轴承400分别位于盘体310的轴向两侧，通过轴向两侧的轴向磁悬浮轴承400的磁力控制转子盘300的轴向悬浮位置，使得轴向磁悬浮轴承400与转子盘300之间无接触，无机械磨损，从而延长电机的使用寿命，提高电机的转速及输出效率。轴向磁悬浮轴承400可以直接安装于电机壳100，也可以通过其他结构与电机壳100连接，示例性地，如图1所示，两个轴向磁悬浮轴承400分别安装于第一筒状结构111和第二筒状结构121的内端面上，如此，使得电机结构更加简单紧凑，且使得轴向磁悬浮轴承400与转子盘300之间的相对位置得到精确控制。

两个径向磁悬浮轴承500分别位于轴套320的轴向两侧，通过轴向两侧的径向磁悬浮轴承500的磁力控制转子盘300的径向悬浮位置，使得径向磁悬浮轴承500与转子轴200之间无接触，无机械磨损，从而延长电机的使用寿命，提高电机的转速及输出效率。径向磁悬浮轴承500可以直接安装于电机壳100，也可以通过其他结构与电机壳100连接，示例性地，如图1所示，两个径向磁悬浮轴承500分别安装于第一筒状结构111和第二筒状结构121的内表面上，从而使得电机结构更加简单紧凑，且使得径向磁悬浮轴承500与转子轴200之间的径向距离得到精确控制。

径向磁悬浮轴承500可以位于第一筒状结构111以及第二筒状结构121的任意轴向位置，在图1所示的实施例中，径向磁悬浮轴承500分别位于第一筒状结构111和第二筒状结构121的靠近外端口的位置，并安装在两侧的压盖130上。

进一步地，本实施例提供的磁悬浮盘式电机还包括保护轴承600，保护轴承600位于轴套320的轴向两侧，通过保护轴承600对转子轴200进行轴向保护和径向保护，从而在轴向磁悬浮轴承400和径向磁悬浮轴承500不工作或因某种原因失效的情况下，杜绝转子盘300在其径向和轴向方向上撞击其它结构。

保护轴承600可以直接安装于电机壳100上，也可以通过其他结构与电机壳100连接，示例性地，如图1所示，两个保护轴承600分别安装于第一筒状结构111以及第二筒状结构121的内表面上。转子轴200呈阶梯轴，具体地，转子轴包括中间轴段、位于中间轴段轴向两侧的第一轴段以及位于转子轴最外侧的两个第二轴段，中间轴段、第一轴段、第二轴段的直径依次减小，从而在中间轴段与第一轴段之间形成阶梯面，转子盘300的轴套320套设于中间轴段上，保护轴承600套设在第一轴段，径向磁悬浮轴承500套设在第二轴段，使得保护轴承600的内端面与阶梯面相对。保护轴承600与转子轴200之间的间隙小于径向磁悬浮轴承500与转子轴200之间的间隙，保护轴承600与相对的阶梯面之间的间隙小于轴向磁悬浮轴承400与盘体310之间的间隙。

当转子盘300失稳而在轴向上发生晃动时，由于保护轴承600与相对的阶梯面之间的间隙小于轴向磁悬浮轴承400与盘体310之间的间隙，使得转子轴200上的阶梯面会与保护轴承600接触而不会损伤到轴向磁悬浮轴承400；当转子盘300因失稳或者电机停止运转而在径向上发生晃动时，由于保护轴承600与转子轴200之间的间隙小于径向磁悬浮轴承500与转子轴200之间的间隙，使得转子轴200会与保护轴承600接触而不会损伤到径向磁悬浮轴承500。

进一步地，如图1所示，本实施例提供的磁悬浮盘式电机还包括位移传感器800，通过位移传感器800来检测转子轴200的径向和轴向位移，以根据位移传感器800的检测结果来对轴向磁悬浮轴承400和径向磁悬浮轴承500产生的磁力进行调整，以保证转子轴200在轴向和径向上始终处于悬浮状态。位移传感器800可以设置在径向磁悬浮轴承500和保护轴承600之间，也可以设置在其他能够方便检测转子轴200位移的位置，例如设置在径向磁悬浮轴承500的外侧或者保护轴承600的内侧，另外，径向磁悬浮轴承500和保护轴承600的位置也可以互换。

本实施例提供的磁悬浮盘式电机可以为永磁同步电机，从而能够达到低速恒扭矩、高速恒功率的效果，磁悬浮盘式电机还可以为磁阻电机等其他类型的电机。本实施例提供的磁悬浮盘式电机可应用于新能源汽车上以进行驱动或者发电，因其装备了刚度随工况可调的磁悬浮轴承***，即使遇到颠簸的工况，转子轴200也不会碰到保护轴承600，与普通盘式电机比性能大幅提高。

实施例二

图2示出的是一种双定子单转子的磁悬浮盘式电机的结构示意图，如图2所示，该磁悬浮盘式电机包括电机壳100、转子轴200、转子盘300、定子绕组700、永磁体330、轴向磁悬浮轴承400和径向磁悬浮轴承500。

与图1所示的实施例不同的是，在图2所示的实施例中，两个径向磁悬浮轴承500分别位于第一筒状结构111和第二筒状结构121的靠近外端口的位置，并通过压盖130直接压紧于电机壳100上。

本实施例提供的磁悬浮盘式电机可应用于新能源汽车上以进行驱动或者发电，因其装备了刚度随工况可调的磁悬浮轴承***，即使遇到颠簸的工况，转子轴200也不会碰到保护轴承600，与普通盘式电机比性能大幅提高。

实施例三

图3示出的是一种双定子单转子的磁悬浮盘式电机的结构示意图，如图3所示，该磁悬浮盘式电机包括电机壳100、转子轴200、转子盘300、定子绕组700、永磁体330、轴向磁悬浮轴承400和径向磁悬浮轴承500。

与图1和图2所示的实施例不同的是，在图3所示的实施例中，转子轴200呈阶梯轴，具体地，转子轴200包括中间轴段、位于中间轴段轴向两侧的第一轴段以及位于转子轴最外侧的两个第二轴段，中间轴段、第一轴段、第二轴段的直径依次减小，从而在第一轴段与第二轴段之间形成阶梯面，转子盘300的轴套320套设于中间轴段上，径向磁悬浮轴承500套设在第一轴段，保护轴承600套设在第二轴段，使得保护轴承600的内端面与阶梯面相对。保护轴承600与转子轴200之间的间隙小于径向磁悬浮轴承500与转子轴200之间的间隙，保护轴承600与相对的阶梯面之间的间隙小于轴向磁悬浮轴承400与盘体310之间的间隙。

当转子盘300失稳而在轴向上发生晃动时，由于保护轴承600与相对的阶梯面之间的间隙小于轴向磁悬浮轴承400与盘体310之间的间隙，使得转子轴200上的阶梯面会与保护轴承600接触而不会损伤到轴向磁悬浮轴承400；当转子盘300因失稳或者电机停止运转而在径向上发生晃动时，由于保护轴承600与转子轴200之间的间隙小于径向磁悬浮轴承500与转子轴200之间的间隙，使得转子轴200会与保护轴承600接触而不会损伤到径向磁悬浮轴承500。

本实施例提供的磁悬浮盘式电机可以为永磁同步电机，从而能够达到低速恒扭矩、高速恒功率的效果，磁悬浮盘式电机还可以为磁阻电机等其他类型的电机。本实施例提供的磁悬浮盘式电机可应用于新能源汽车上以进行驱动或者发电，因其装备了刚度随工况可调的磁悬浮轴承***，即使遇到颠簸的工况，转子轴200也不会碰到保护轴承600，与普通盘式电机比性能大幅提高。

实施例四

图4示出的是一种单定子双转子的磁悬浮盘式电机的结构示意图，如图4所示，该磁悬浮盘式电机包括电机壳100、转子轴200、转子盘300、定子绕组700、永磁体330、轴向磁悬浮轴承400和径向磁悬浮轴承500。

电机壳100包括相对接的第一半壳110和第二半壳120，第一半壳110的第一面与第二半壳120的第二面对接，第一半壳110的侧壁上设置有第一筒状结构111，第二半壳120的侧壁上设置有第二筒状结构121，转子轴200贯穿第一筒状结构111和第二筒状结构121，第一筒状结构111的外端口以及第二筒状结构121的外端口均固定设置有压盖130。

该磁悬浮盘式电机可以是单侧输出，例如是图4所示的左侧输出或者右侧输出，当磁悬浮盘式电机为左侧输出时，其输出轴伸穿过左侧的压盖130，当磁悬浮盘式电机为右侧输出时，其输出轴伸穿过右侧的压盖130。该磁悬浮盘式电机也可以是双侧输出，则左侧的输出轴伸穿过左侧的压盖130，右侧的输出轴伸穿过右侧的压盖130。输出轴伸可以根据接口需求采用花键、法兰等结构形式，输出轴伸可以根据实际需求与无轴向力的行星齿轮减速器、摆线针轮减速器、花键孔等结构相连。

第一筒状结构111和第二筒状结构121均向电机壳100的外侧延伸，如此，第一筒状结构111的内端面与电机壳100侧壁的内侧空间形成左侧转子盘300的容置空间，第二筒状结构121的内端面与电机壳100侧壁的内侧空间形成右侧转子盘300的容置空间。

定子绕组700包括铁芯和电枢绕组730，电枢绕组730用于电机电流的输入和输出。定子绕组700的铁芯卷绕成型后背面焊接，防止脱卷。继续参考图4，磁悬浮盘式电机还包括定子外环710和定子内环720，定子外环710位于定子绕组700的铁芯外侧，定子内环720位于定子绕组700的铁芯内侧。定子外环710和定子内环720可以采用铝合金等加工性能较好的材料，在定子绕组700的铁芯完成焊接后，在定子绕组700的两端分别压装定子外环710和定子内环720并可通过车削工艺成形，使得定子绕组700与定子外环710、定子内环720形成为一个组装体，最后将该组装体夹设在第一半壳110和第二半壳120之间，并可通过螺钉等紧固件与电机壳100进一步固定连接。定子外环710和定子内环720即构成用于将定子绕组700安装于电机壳100内的定子安装部，另外，通过设置定子外环710和定子内环720能够调节定子绕组700的中心位置，以保证定子绕组700与永磁体330之间的相对位置的准确性。

继续参考图4，两个转子盘300分别设置在处于中间位置的定子绕组700的两侧，转子盘300包括套设于转子轴200上的轴套320以及设置于轴套320上的盘体310，盘体310分别位于中间位置的定子绕组700的两侧，盘体310的内侧设置有永磁体330，与位于中间位置的定子绕组700相对设置。如此，转子轴200能够在中间位置的定子绕组700的作用下运转，在保证结构紧凑性的同时提高电机的输出效率。

两个轴向磁悬浮轴承400分别位于定子内环720的轴向两侧，并位于两个转子盘300的内侧，通过轴向磁悬浮轴承400的磁力分别控制两个转子盘300的轴向悬浮位置，使得轴向磁悬浮轴承400与转子盘300之间无接触，无机械磨损，从而延长电机的使用寿命，提高电机的输出效率。轴向磁悬浮轴承400可以直接安装于定子绕组700上，也可以通过其他结构与定子绕组700连接，示例性地，如图4所示，两个轴向磁悬浮轴承400分别安装于定子绕组700的轴向两侧，如此，使得电机结构更加简单紧凑，且使得轴向磁悬浮轴承400与转子盘300之间的相对位置得到精确控制。

两个径向磁悬浮轴承500分别位于轴套320的轴向外侧，通过两个轴向外侧的径向磁悬浮轴承500的磁力控制转子盘300的径向悬浮位置，使得径向磁悬浮轴承500与转子轴200之间无接触，无机械磨损，从而延长电机的使用寿命，提高电机的输出效率。径向磁悬浮轴承500可以直接安装于电机壳100，也可以通过其他结构与电机壳100连接，示例性地，如图4所示，两个径向磁悬浮轴承500分别安装于第一筒状结构111和第二筒状结构121的内表面上，从而使得电机结构更加简单紧凑，且使得径向磁悬浮轴承500与转子轴200之间的径向距离得到精确控制。

径向磁悬浮轴承500可以位于第一筒状结构111以及第二筒状结构121的任意轴向位置，在图4所示的实施例中，径向磁悬浮轴承500分别位于第一筒状结构111和第二筒状结构121的靠近内端面的位置。

进一步地，本实施例提供的磁悬浮盘式电机还包括保护轴承600，保护轴承600位于轴套320的轴向外侧，通过保护轴承600对转子轴200进行轴向保护和径向保护，从而在轴向磁悬浮轴承400和径向磁悬浮轴承500不工作或因某种原因失效的情况下，杜绝转子盘300在其径向和轴向方向上，撞击其它结构。

保护轴承600可以直接安装于电机壳100上，也可以通过其他结构与电机壳100连接，示例性地，如图4所示，两个保护轴承600分别安装于第一筒状结构111以及第二筒状结构121的内表面上。转子轴200呈阶梯轴，具体地，转子轴包括中间轴段、位于中间轴段轴向两侧的第一轴段以及位于转子轴最外侧的两个第二轴段，中间轴段、第一轴段、第二轴段的直径依次减小，从而在第一轴段与第二轴段之间形成阶梯面，两个转子盘300的轴套320分别套设于中间轴段的两侧边缘，径向磁悬浮轴承500套设在第一轴段，保护轴承600套设在第二轴段，使得保护轴承600的内端面与阶梯面相对。保护轴承600与转子轴200之间的间隙小于径向磁悬浮轴承500与转子轴200之间的间隙，保护轴承600与相对的阶梯面之间的间隙小于轴向磁悬浮轴承400与盘体310之间的间隙。

当转子盘300失稳而在轴向上发生晃动时，由于保护轴承600与相对的阶梯面之间的间隙小于轴向磁悬浮轴承400与盘体310之间的间隙，使得转子轴200上的阶梯面会与保护轴承600接触而不会损伤到轴向磁悬浮轴承400；当转子盘300因失稳或者电机停止运转而在径向上发生晃动时，由于保护轴承600与转子轴200之间的间隙小于径向磁悬浮轴承500与转子轴200之间的间隙，使得转子轴200会与保护轴承600接触而不会损伤到径向磁悬浮轴承500。

进一步地，如图4所示，本实施例提供的磁悬浮盘式电机还包括位移传感器800，通过位移传感器800来检测转子轴200的径向和轴向位移，以根据位移传感器800的检测结果来对轴向磁悬浮轴承400和径向磁悬浮轴承500产生的磁力进行调整，以保证转子轴200在轴向和径向上始终处于悬浮状态。位移传感器800可以设置在径向磁悬浮轴承500和保护轴承600之间，也可以设置在其他能够方便检测转子轴200位移的位置，例如设置在径向磁悬浮轴承500的内侧或者保护轴承600的外侧，另外，径向磁悬浮轴承500和保护轴承600的位置也可以互换。

本实施例提供的磁悬浮盘式电机可以为永磁同步电机，从而能够达到低速恒扭矩、高速恒功率的效果，磁悬浮盘式电机还可以为磁阻机等其他类型的电机。本实施例提供的磁悬浮盘式电机可应用于新能源汽车上以进行驱动或者发电，因其装备了刚度随工况可调的磁悬浮轴承***，即使遇到颠簸的工况，转子轴200也不会碰到保护轴承600，与普通盘式电机比性能大幅提高。

实施例五

图5示出的是一种单定子双转子的磁悬浮盘式电机的结构示意图，如图5所示，该磁悬浮盘式电机包括电机壳100、转子轴200、转子盘300、定子绕组700、永磁体330、轴向磁悬浮轴承400和径向磁悬浮轴承500。

与图4所示的实施例不同的是，在图5所示的实施例中，转子轴200呈阶梯轴，具体地，转子轴包括中间轴段、位于中间轴段轴向两侧的第一轴段以及位于转子轴最外侧的两个第二轴段，中间轴段、第一轴段、第二轴段的直径依次减小，从而在中间轴段与第一轴段之间形成阶梯面，两个转子盘300的轴套320分别套设于中间轴段的两侧边缘，保护轴承600套设在第一轴段，径向磁悬浮轴承500套设在第二轴段，使得保护轴承600的内端面与阶梯面相对。保护轴承600与转子轴200之间的间隙小于径向磁悬浮轴承500与转子轴200之间的间隙，保护轴承600与相对的阶梯面之间的间隙小于轴向磁悬浮轴承400与盘体310之间的间隙。

当转子盘300失稳而在轴向上发生晃动时，由于保护轴承600与相对的阶梯面之间的间隙小于轴向磁悬浮轴承400与盘体310之间的间隙，使得转子轴200上的阶梯面会与保护轴承600接触而不会损伤到轴向磁悬浮轴承400；当转子盘300因失稳或者电机停止运转而在径向上发生晃动时，由于保护轴承600与转子轴200之间的间隙小于径向磁悬浮轴承500与转子轴200之间的间隙，使得转子轴200会与保护轴承600接触而不会损伤到径向磁悬浮轴承500。

本实施例提供的磁悬浮盘式电机可以为永磁同步电机，从而能够达到低速恒扭矩、高速恒功率的效果，磁悬浮盘式电机还可以为磁阻电机等其他类型的电机。本实施例提供的磁悬浮盘式电机可应用于新能源汽车上以进行驱动或者发电，因其装备了刚度随工况可调的磁悬浮轴承***，即使遇到颠簸的工况，转子轴200也不会碰到保护轴承600，与普通盘式电机比性能大幅提高。

实施例六

图6示出的是一种单定子单转子的磁悬浮盘式电机的结构示意图，如图6所示，该磁悬浮盘式电机包括电机壳100、转子轴200、转子盘300、定子绕组700、永磁体330、轴向磁悬浮轴承400和径向磁悬浮轴承500。

电机壳100包括相对接的第一半壳110和第二半壳120，第一半壳110的第一面与第二半壳120的第二面对接，第一半壳110的侧壁上设置有第一筒状结构111，第二半壳120的侧壁上设置有第二筒状结构121，转子轴200贯穿第一筒状结构111和第二筒状结构121，第一筒状结构111的外端口以及第二筒状结构121的外端口均固定设置有压盖130。

该磁悬浮盘式电机可以是单侧输出，例如是图6所示的左侧输出或者右侧输出，当磁悬浮盘式电机为左侧输出时，其输出轴伸穿过左侧的压盖130，当磁悬浮盘式电机为右侧输出时，其输出轴伸穿过右侧的压盖130。该磁悬浮盘式电机也可以是双侧输出，则左侧的输出轴伸穿过左侧的压盖130，右侧的输出轴伸穿过右侧的压盖130。输出轴伸可以根据接口需求采用花键、法兰等结构形式，输出轴伸可以根据实际需求与无轴向力的行星齿轮减速器、摆线针轮减速器、花键孔等结构相连。

第一筒状结构111向电机壳100的外侧延伸，第二筒状结构121向电机壳100的内侧延伸，如此，第二筒状结构121与电机壳100的侧壁围合形成定子绕组700的容置空间。

定子绕组700包括铁芯和电枢绕组730，电枢绕组730用于电机电流的输入和输出。定子绕组700的铁芯卷绕成型后背面焊接，防止脱卷。继续参考图6，磁悬浮盘式电机还包括定子外环710和定子内环720，定子外环710位于定子绕组700的外侧，定子内环位于定子绕组700的内侧。定子外环710和定子内环720可以采用铝合金等加工性能较好的材料，在定子绕组700的铁芯完成焊接后，在定子绕组700的两端分别压装定子外环710和定子内环720并可通过车削工艺成形，使得定子绕组700的铁芯与定子外环710、定子内环720形成为一个组装体，最后将该组装体压装至电机壳100内，并可通过螺钉等紧固件与电机壳100进一步固定连接。定子外环710和定子内环720即构成用于将定子绕组700安装于电机壳100内的定子安装部，另外，通过设置定子外环710和定子内环720能够调节定子绕组700的中心位置，以保证定子绕组700与永磁体330之间的相对位置的准确性。

继续参考图6，转子盘300包括套设于转子轴200上的轴套320以及设置于轴套320上的盘体310，盘体310位于定子绕组700的左侧，盘体310的一侧设置有永磁体330，与右侧的定子绕组700相对设置。如此，转子轴200能够在定子绕组700的作用下运转，在保证结构紧凑性的同时提高电机的输出效率。

两个轴向磁悬浮轴承400分别位于盘体310的轴向两侧，通过轴向两侧的轴向磁悬浮轴承400的磁力控制转子盘300的轴向悬浮位置，使得轴向磁悬浮轴承400与转子盘300之间无接触，无机械磨损，从而延长电机的使用寿命，提高电机的输出效率。轴向磁悬浮轴承400可以直接安装于电机壳100，也可以通过其他结构与电机壳100连接，示例性地，如图6所示，两个轴向磁悬浮轴承400分别安装于第一筒状结构111和第二筒状结构121的内端面上，如此，使得电机结构更加简单紧凑，且使得轴向磁悬浮轴承400与转子盘300之间的相对位置得到精确控制。

两个径向磁悬浮轴承500分别位于轴套320的轴向两侧，通过轴向两侧的径向磁悬浮轴承500的磁力控制转子盘300的径向悬浮位置，使得径向磁悬浮轴承500与转子轴200之间无接触，无机械磨损，从而延长电机的使用寿命，提高电机的转速及输出效率。径向磁悬浮轴承500可以直接安装于电机壳100，也可以通过其他结构与电机壳100连接，示例性地，如图6所示，两个径向磁悬浮轴承500分别安装于第一筒状结构111和第二筒状结构121的内表面上，从而使得电机结构更加简单紧凑，且使得径向磁悬浮轴承500与转子轴200之间的径向距离得到精确控制。

径向磁悬浮轴承500可以位于第一筒状结构111以及第二筒状结构121的任意轴向位置，在图6所示的实施例中，径向磁悬浮轴承500分别位于第一筒状结构111和第二筒状结构121的靠近内端面的位置，直接安装于电机壳100。

进一步地，本实施例提供的磁悬浮盘式电机还包括保护轴承600，保护轴承600位于轴套320的轴向两侧，通过保护轴承600对转子轴200进行轴向保护和径向保护，从而在轴向磁悬浮轴承400和径向磁悬浮轴承500不工作或因某种原因失效的情况下，杜绝转子盘300在其径向和轴向方向上，撞击其外侧的结构。

保护轴承600可以直接安装于电机壳100上，也可以通过其他结构与电机壳100连接，示例性地，如图6所示，两个保护轴承600分别安装于第一筒状结构111以及第二筒状结构121的内表面上。转子轴200呈阶梯轴，具体地，转子轴包括中间轴段、位于中间轴段轴向两侧的第一轴段以及位于转子轴最外侧的两个第二轴段，中间轴段、第一轴段、第二轴段的直径依次减小，从而在第一轴段与第二轴段之间形成阶梯面，转子盘300的轴套320套设于中间轴段上，径向磁悬浮轴承500套设在第一轴段，保护轴承600套设在第二轴段，使得保护轴承600的内端面与阶梯面相对。保护轴承600与转子轴200之间的间隙小于径向磁悬浮轴承500与转子轴200之间的间隙，保护轴承600与相对的阶梯面之间的间隙小于轴向磁悬浮轴承400与盘体310之间的间隙。

当转子盘300失稳而在轴向上发生晃动时，由于保护轴承600与相对的阶梯面之间的间隙小于轴向磁悬浮轴承400与盘体310之间的间隙，使得转子轴200上的阶梯面会与保护轴承600接触而不会损伤到轴向磁悬浮轴承400；当转子盘300因失稳或者电机停止运转而在径向上发生晃动时，由于保护轴承600与转子轴200之间的间隙小于径向磁悬浮轴承500与转子轴200之间的间隙，使得转子轴200会与保护轴承600接触而不会损伤到径向磁悬浮轴承500。

进一步地，如图6所示，本实施例提供的磁悬浮盘式电机还包括位移传感器800，通过位移传感器800来检测转子轴200的径向和轴向位移，以根据位移传感器800的检测结果来对轴向磁悬浮轴承400和径向磁悬浮轴承500产生的磁力进行调整，以保证转子轴200在轴向和径向上始终处于悬浮状态。位移传感器800可以设置在径向磁悬浮轴承500和保护轴承600之间，也可以设置在其他能够方便检测转子轴200位移的位置，例如设置在径向磁悬浮轴承500的内侧或者保护轴承600的外侧，另外，径向磁悬浮轴承500和保护轴承600的位置也可以互换。

本实施例提供的磁悬浮盘式电机可以为永磁同步电机，从而能够达到低速恒扭矩、高速恒功率的效果，磁悬浮盘式电机还可以为磁阻电机等其他类型的电机。本实施例提供的磁悬浮盘式电机可应用于新能源汽车上以进行驱动或者发电，因其装备了刚度随工况可调的磁悬浮轴承***，即使遇到颠簸的工况，转子轴200也不会碰到保护轴承600，与普通盘式电机比性能大幅提高。

实施例七

图7示出的是一种单定子单转子的磁悬浮盘式电机的结构示意图，如图7所示，该磁悬浮盘式电机包括电机壳100、转子轴200、转子盘300、定子绕组700、永磁体330、轴向磁悬浮轴承400和径向磁悬浮轴承500。

与图6所示的实施例不同的是，在图7所示的实施例中，转子轴200呈阶梯轴，具体地，转子轴包括中间轴段、位于中间轴段轴向两侧的第一轴段以及位于转子轴最外侧的两个第二轴段，中间轴段、第一轴段、第二轴段的直径依次减小，从而在中间轴段与第一轴段之间形成阶梯面，转子盘300的轴套320套设于中间轴段上，保护轴承600套设在第一轴段，径向磁悬浮轴承500套设在第二轴段，使得保护轴承600的内端面与阶梯面相对。保护轴承600与转子轴200之间的间隙小于径向磁悬浮轴承500与转子轴200之间的间隙，保护轴承600与相对的阶梯面之间的间隙小于轴向磁悬浮轴承400与盘体310之间的间隙。

当转子盘300失稳而在轴向上发生晃动时，由于保护轴承600与相对的阶梯面之间的间隙小于轴向磁悬浮轴承400与盘体310之间的间隙，使得转子轴200上的阶梯面会与保护轴承600接触而不会损伤到轴向磁悬浮轴承400；当转子盘300因失稳或者电机停止运转而在径向上发生晃动时，由于保护轴承600与转子轴200之间的间隙小于径向磁悬浮轴承500与转子轴200之间的间隙，使得转子轴200会与保护轴承600接触而不会损伤到径向磁悬浮轴承500。

本实施例提供的磁悬浮盘式电机可以为永磁同步电机，从而能够达到低速恒扭矩、高速恒功率的效果，磁悬浮盘式电机还可以为磁阻电机等其他类型的电机。本实施例提供的磁悬浮盘式电机可应用于新能源汽车上以进行驱动或者发电，因其装备了刚度随工况可调的磁悬浮轴承***，即使遇到颠簸的工况，转子轴200也不会碰到保护轴承600，与普通盘式电机比性能大幅提高。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包含本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (8)

1.一种磁悬浮盘式电机，其特征在于，所述磁悬浮盘式电机包括：

电机壳；

转子轴，穿设于所述电机壳；

转子盘，所述转子盘包括轴套以及设置于所述轴套径向外侧的盘体，所述轴套套设于所述转子轴上；

定子绕组，通过定子安装部安装于所述电机壳；

永磁体，设置于所述盘体上、并与所述定子绕组相对设置；

轴向磁悬浮轴承，所述轴向磁悬浮轴承安装于所述电机壳上或者安装于所述定子安装部上，且所述轴向磁悬浮轴承与所述盘体相对设置；

径向磁悬浮轴承，位于所述轴套的轴向两侧，所述转子轴贯穿所述径向磁悬浮轴承；

所述电机壳包括相对接的第一半壳和第二半壳，所述第一半壳的第一面与所述第二半壳的第二面对接，所述第一半壳的侧壁上设置有第一筒状结构，所述第二半壳的侧壁上设置有第二筒状结构，位于所述转子盘的轴向两侧的所述轴向磁悬浮轴承分别安装于所述第一筒状结构和所述第二筒状结构的端面上；

所述定子绕组包括两组，分别位于所述盘体的轴向两侧；或者，

所述定子绕组包括一组，位于所述盘体的一侧；

所述定子绕组包括两组时，所述第一筒状结构和所述第二筒状结构均向所述电机壳内侧凸出设置，其中一组所述定子绕组位于所述第一筒状结构和所述第一半壳的周壁围合形成的空间内，另一组所述定子绕组位于所述第二筒状结构和所述第二半壳的周壁围合形成的空间内；

所述定子绕组包括一组时，所述第一筒状结构向所述电机壳的外侧凸出设置，所述第二筒状结构向所述电机壳内侧凸出设置，所述定子绕组位于所述第二筒状结构和所述第二半壳的周壁围合形成的空间内。

2.根据权利要求1所述的磁悬浮盘式电机，其特征在于，所述磁悬浮盘式电机还包括：

保护轴承，所述保护轴承位于所述轴套的轴向两侧，所述保护轴承用于对所述转子轴进行轴向保护和径向保护。

3.根据权利要求2所述的磁悬浮盘式电机，其特征在于，位于所述轴套的轴向两侧的所述保护轴承分别安装于所述第一筒状结构以及所述第二筒状结构的内表面上；

所述转子轴呈阶梯轴，所述保护轴承的内端面与所述阶梯轴上的阶梯面相对；

所述保护轴承与所述转子轴之间的间隙小于所述径向磁悬浮轴承与所述转子轴之间的间隙；

所述保护轴承的端面与相对的所述阶梯面之间的间隙小于所述轴向磁悬浮轴承与所述盘体之间的间隙。

4.根据权利要求2所述的磁悬浮盘式电机，其特征在于，位于所述轴套的轴向两侧的所述径向磁悬浮轴承分别安装于所述第一筒状结构以及所述第二筒状结构的内表面上；

所述第一筒状结构和所述第二筒状结构的外端口均设置有压盖；

所述保护轴承位于所述径向磁悬浮轴承的远离所述转子盘的一侧，所述压盖将所述保护轴承压紧于所述电机壳上；或者，

所述径向磁悬浮轴承位于所述保护轴承的远离所述转子盘的一侧，所述压盖将所述径向磁悬浮轴承压紧于所述电机壳上。

5.根据权利要求1所述的磁悬浮盘式电机，其特征在于，所述第一筒状结构和所述第二筒状结构的外端口均设置有压盖，所述径向磁悬浮轴承安装于所述压盖上。

6.根据权利要求1所述的磁悬浮盘式电机，其特征在于，所述磁悬浮盘式电机还包括定子内环和定子外环，所述定子绕组夹设于所述定子内环和所述定子外环之间，所述定子内环和所述定子外环压装于所述电机壳内。

7.根据权利要求1所述的磁悬浮盘式电机，其特征在于，所述转子盘包括两个，两个所述转子盘分别位于所述定子绕组的两侧，所述定子安装部夹设在所述第一半壳和所述第二半壳之间并延伸至两个所述转子盘之间，所述轴向磁悬浮轴承分别安装于所述定子安装部的两侧。

8.根据权利要求1至7任一项所述的磁悬浮盘式电机，其特征在于，所述磁悬浮盘式电机还包括：

位移传感器，设置于所述轴套的轴向两侧。

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