技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種高速電機(jī)結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：
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電機(jī)的高速化、小型化、磁懸浮軸承化是未來(lái)的發(fā)展方向。但高速電機(jī)的發(fā)展還存在一些難以克服的困難。

1、電機(jī)高速化要求提高轉(zhuǎn)子的固有頻率，因此需要縮短轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度。而縮短轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度就需要盡可能壓縮定子厚度和端部線包高度、縮短軸承軸向長(zhǎng)度。但這些要求與下面幾個(gè)設(shè)計(jì)要求是矛盾的。

2、電機(jī)小型化并不能降低定子端部線包的高度，甚至為了優(yōu)化散熱還需要增加端部高度。而這與高速化的縮短轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度要求相矛盾。

由于電機(jī)小型化提高了功率密度，并使電機(jī)定轉(zhuǎn)子直徑縮小。但由于導(dǎo)線依然是銅線或銅條，所以線圈發(fā)熱量和定子端部線包的厚度并沒有明顯減少，因此電機(jī)散熱條件是在惡化的。高速大型電機(jī)為了優(yōu)化定子端部線包的散熱，往往需要將線包繞制成花瓣形、甚至空心柵格狀以增加散熱面積，此時(shí)一側(cè)端部線包的高度往往能和定子鐵芯高度相仿。這就導(dǎo)致電機(jī)轉(zhuǎn)子變得非常細(xì)長(zhǎng)，達(dá)不到預(yù)期的轉(zhuǎn)速。

3、以磁懸浮軸承為代表的懸浮類軸承雖然能夠承受較高的轉(zhuǎn)速，但相同軸頸面積上的承載力普遍低于滾動(dòng)軸承。為了提高承載力一般都要增大軸承體積，從而造成電機(jī)轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度變長(zhǎng)，與上述縮短轉(zhuǎn)子的要求相矛盾。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本發(fā)明是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題而提供一種高速電機(jī)結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案有：一種高速電機(jī)結(jié)構(gòu)，包括定子線圈、定子硅鋼片、轉(zhuǎn)子、磁軸承和電機(jī)機(jī)殼，所述定子硅鋼片固定于電機(jī)機(jī)殼內(nèi)，定子線圈繞設(shè)在定子硅鋼片上，且定子線圈的兩端口均向外延伸并形成錐形腔，兩磁軸承固定于電機(jī)機(jī)殼內(nèi)，且兩磁軸承分別位于定子線圈兩端的錐形腔內(nèi)，轉(zhuǎn)子穿接于定子硅鋼片內(nèi)，且轉(zhuǎn)子的兩端通過兩磁軸承支承于電機(jī)機(jī)殼內(nèi)。

進(jìn)一步地，所述磁軸承包括磁軸承底座、u形磁極鐵芯、磁極線圈、頭部壓板和尾部壓板，所述磁軸承底座上設(shè)有軸孔，在磁軸承底座的上端面且位于軸孔的圓周方向上均勻設(shè)有四個(gè)傾斜凹槽，所述u形磁極鐵芯設(shè)于傾斜凹槽內(nèi)，且u形磁極鐵芯兩側(cè)邊的磁極面均伸于軸孔內(nèi)，兩磁極線圈分別穿設(shè)于u形磁極鐵芯兩側(cè)邊上，頭部壓板和尾部壓板均通過螺釘固定連接在傾斜凹槽側(cè)壁上，并將u形磁極鐵芯固定于傾斜凹槽內(nèi)，頭部壓板和尾部壓板位于磁極線圈的上下兩側(cè)，并將磁極線圈定位于u形磁極鐵芯上。

進(jìn)一步地，所述傾斜凹槽相對(duì)于軸孔軸線的傾斜角度為30°～60°。

進(jìn)一步地，所述u形磁極鐵芯由硅鋼帶制成。

進(jìn)一步地，所述u形磁極鐵芯的兩側(cè)邊的磁極面為圓弧狀。

進(jìn)一步地，所述磁軸承底座包括一體成型的圓形座部和圓臺(tái)部，所述圓臺(tái)部的直徑小于圓形座部直徑，所述傾斜凹槽設(shè)于圓臺(tái)部上，且傾斜凹槽的底部延伸于圓形座部上。

進(jìn)一步地，所述傾斜凹槽內(nèi)設(shè)有限位槽，所述磁極線圈的底部置于該限位槽內(nèi)。

進(jìn)一步地，所述尾部壓板包括一體成型的第一連接部、第二連接部和限位部，限位部和第二連接部垂直設(shè)于第一連接部的兩側(cè)，所述第一連接部和第二連接部通過螺釘固定連接在傾斜凹槽的側(cè)壁上，限位部插接在u形磁極鐵芯的兩側(cè)邊之間。

本發(fā)明具有如下有益效果：

1、由于傾斜磁軸承布置在定子端部線包的空腔內(nèi)，兩者在轉(zhuǎn)子軸向上使用同一段軸向長(zhǎng)度，是并聯(lián)布置，因此轉(zhuǎn)子的軸向長(zhǎng)度比磁軸承、定子線包串聯(lián)布置的結(jié)構(gòu)要短，有利于提高轉(zhuǎn)子固有頻率、從而提高轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。

2、由于定子線包呈喇叭口狀外擴(kuò)，因此在軸線長(zhǎng)度相同時(shí)線包表面積比從定子端部直接向上延伸的圓柱形線包要大，有利于提高散熱面積、緩解高速電機(jī)的散熱問題。

3、因?yàn)楸景l(fā)明可以大大縮短轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度，所以對(duì)定子線包高度的限制也比常見的串聯(lián)布置結(jié)構(gòu)要小，定子線包高度可以做得更高；定子線包高度增加后可以使線圈之間留出間隙，使冷卻空氣可以從線包內(nèi)部自由流通，從而提高定子散熱能力、緩解高速電機(jī)的散熱問題。

附圖說明：

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)圖。

圖2為本發(fā)明中磁軸承的三維結(jié)構(gòu)圖。

圖3為本發(fā)明中磁軸承底座上一個(gè)零部件安裝的局部放大圖。

圖4為本發(fā)明中磁軸承的主視圖。

圖5為本發(fā)明中磁軸承的俯視圖。

圖6為本發(fā)明中磁軸承底座的三維圖。

圖7為本發(fā)明中磁軸承底座的平面圖。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

如圖1所示，本發(fā)明公開一種高速電機(jī)結(jié)構(gòu)，包括定子線圈1、定子硅鋼片2、轉(zhuǎn)子3、磁軸承4和電機(jī)機(jī)殼，定子硅鋼片2固定于電機(jī)機(jī)殼內(nèi)，定子線圈1繞設(shè)在定子硅鋼片2上，且定子線圈1的兩端口均向外延伸并形成錐形腔11，兩磁軸承4固定于電機(jī)機(jī)殼內(nèi)，且兩磁軸承4分別位于定子線圈1兩端的錐形腔11內(nèi)，轉(zhuǎn)子3穿接于定子硅鋼片2內(nèi)，且轉(zhuǎn)子3的兩端通過兩磁軸承4支承于電機(jī)機(jī)殼內(nèi)。

如圖2至圖5所示，磁軸承4包括磁軸承底座41、u形磁極鐵芯42、磁極線圈43、頭部壓板44和尾部壓板45，磁軸承底座41固定于電機(jī)機(jī)殼內(nèi)，在磁軸承底座41的中心處設(shè)有軸孔410，在磁軸承底座41的上端面設(shè)有四個(gè)傾斜凹槽411，該四個(gè)傾斜凹槽411沿著軸孔410的圓周方向上均勻分布。u形磁極鐵芯42設(shè)于傾斜凹槽411內(nèi)，且u形磁極鐵芯42兩側(cè)邊的磁極面a均伸于軸孔410內(nèi)，兩磁極線圈43分別穿設(shè)于u形磁極鐵芯42的兩側(cè)邊上，頭部壓板44和尾部壓板45均通過螺釘固定連接在傾斜凹槽411的側(cè)壁上，并將u形磁極鐵芯42固定于傾斜凹槽411內(nèi)，頭部壓板44和尾部壓板45位于磁極線圈43的上下兩側(cè)，并將磁極線圈43定位于u形磁極鐵芯42上。

傾斜凹槽411相對(duì)于軸孔410軸線的傾斜角度為30°～60°。

u形磁極鐵芯42由硅鋼帶制成。u形磁極鐵芯42的兩側(cè)邊的磁極面a為圓弧狀。

結(jié)合圖6和圖7，磁軸承底座41包括一體成型的圓形座部418和圓臺(tái)部419，圓臺(tái)部419的直徑小于圓形座部418的直徑，傾斜凹槽411設(shè)于圓臺(tái)部419上，且傾斜凹槽411的底部延伸于圓形座部418上。圓形座部418可以方便地與電機(jī)機(jī)殼孔配合定位；圓臺(tái)部419便于安裝傾斜的u形磁極鐵芯42。

為更好地將磁極線圈43定位于傾斜凹槽411內(nèi)，在傾斜凹槽411內(nèi)設(shè)有限位槽4111，磁極線圈43的底部置于該限位槽4111內(nèi)。

本發(fā)明中的尾部壓板45包括一體成型的第一連接部451、第二連接部452和限位部453，限位部453和第二連接部452垂直設(shè)于第一連接部451的兩側(cè)，第一連接部451和第二連接部452通過螺釘固定連接在傾斜凹槽411的側(cè)壁上，限位部453插接在u形磁極鐵芯42的兩側(cè)邊之間。

尾部壓板45上的螺釘孔都是腰形孔，因此在擰緊螺釘?shù)倪^程中可以自動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，確保u形磁極鐵芯42被穩(wěn)固地安裝到位。

與常規(guī)電機(jī)的軸承-定子-軸承串聯(lián)安裝結(jié)構(gòu)相比，本發(fā)明有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、由于傾斜磁軸承布置在定子端部線包的空腔內(nèi)，兩者在轉(zhuǎn)子軸向上使用同一段軸向長(zhǎng)度，是并聯(lián)布置。因此轉(zhuǎn)子的軸向長(zhǎng)度比磁軸承、定子線包串聯(lián)布置的結(jié)構(gòu)要短，有利于提高轉(zhuǎn)子固有頻率、從而提高轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。

2、由于定子線包呈喇叭口狀外擴(kuò)，因此在軸線長(zhǎng)度相同時(shí)線包表面積比從定子端部直接向上延伸的圓柱形線包要大，有利于提高散熱面積、緩解高速電機(jī)的散熱問題。

3、因?yàn)楸景l(fā)明可以大大縮短轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度，所以對(duì)定子線包高度的限制也比常見的串聯(lián)布置結(jié)構(gòu)要小，定子線包高度可以做得更高。定子線包高度增加后可以使線圈之間留出間隙，使冷卻空氣可以從線包內(nèi)部自由流通，從而提高定子散熱能力、緩解高速電機(jī)的散熱問題。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下還可以做出若干改進(jìn)，這些改進(jìn)也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。