磁懸浮電機，定子和動子無接觸運行的特種電機。按磁場作用力,分為吸引型和推斥型;按磁場耦合程度,分為懸浮力與驅(qū)動力獨立控制型和懸浮力與驅(qū)動力耦合控制型;按定子和動子結(jié)構(gòu),分為磁懸浮旋轉(zhuǎn)電機和磁懸浮直線電機。用于磁懸浮列車、磁懸浮軸承和磁懸浮人工心臟血泵等場合。

　　一、磁鋼的設(shè)計

　　高速大功率的磁浮電機轉(zhuǎn)子表面線速度會很高，大多采用實心軸的結(jié)構(gòu)，從而減小轉(zhuǎn)子外徑來減小轉(zhuǎn)子表面線速度。磁鋼用厭氧膠直接貼在轉(zhuǎn)軸上，磁鋼之間的縫隙需要有填充物，保證電機在運行時磁鋼不會攢動。這一點很重要，磁鋼攢動會破壞轉(zhuǎn)子初始動平衡，使磁軸承的控制難度加大，所以填充物一定要是硬質(zhì)材料，不能變形。磁鋼的設(shè)計上也應(yīng)該注意，為減小渦流損耗，磁鋼軸向進行分段設(shè)計，如下圖所示，220厚的磁鋼軸向分8段。

     另外，磁鋼貼在轉(zhuǎn)子上后，外表面會纏碳纖維或者合金護套。

       單塊磁鋼與轉(zhuǎn)子的貼合面積過大，外表面纏碳纖維后，容易將磁鋼壓裂，即使纏繞時工藝性較好，沒有裂開，電機運行一段時間后也容易甩裂開，所以設(shè)計時一定要注意將磁鋼水平方向再分段，如下圖所示，磁鋼分五段，然后用膠水粘起來，保證磁鋼不會被壓裂開。

二、轉(zhuǎn)子芯軸

　　在轉(zhuǎn)子芯軸的設(shè)計上，采用三段軸的設(shè)計，兩端軸承各一段，中間轉(zhuǎn)子鐵芯一段，如下圖：

       這種結(jié)構(gòu)便于后續(xù)的拆卸維修，售后維護成本低。中間鐵芯段可以采用硅鋼片疊壓成型，采用一些特殊的設(shè)計方法將其固定住，轉(zhuǎn)子外徑可以做的特別小。這種結(jié)構(gòu)的電機問題是轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)強度沒有一整段的高，中間的工藝也復(fù)雜，但這些問題都是可以很容易克服的。而且這種轉(zhuǎn)子不僅成本可以做低，性能上優(yōu)勢也很明顯，我們知道，實心軸的轉(zhuǎn)子高次諧波引起的渦流損耗較高，為了濾雜波，大多都會配一個電抗器或者正弦波濾波器，不談電抗器的成本問題，即使配了濾波器，轉(zhuǎn)子發(fā)熱還是會很嚴重，特別是對于大功率的電機，轉(zhuǎn)子發(fā)熱嚴重是最頭疼的問題。而這種三段式的結(jié)構(gòu)中間段如果做成硅鋼片式，發(fā)熱會小很多，效率也高，也容易做散熱，應(yīng)該是未來大功率型電機的優(yōu)選方案。

　　三、磁軸承

　　電機定子兩端為徑向磁懸浮軸承，說的通俗一點，這玩意就是個吸鐵石，如下圖所示：

       上面的定子為磁懸軸承定子，定子齒上繞線，線圈通電后產(chǎn)生吸力，將下面的轉(zhuǎn)子鐵芯吸起來，定轉(zhuǎn)子氣隙大概在0.4mm左右。定子線圈對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生四個方向的吸力，對應(yīng)的四個方向上有四個徑向傳感器，傳感器實時采集數(shù)據(jù)，將轉(zhuǎn)子保持在正中心，稍有偏離就會加大相應(yīng)方向的電流將轉(zhuǎn)子拉到中心位置。軸向的推力軸承也一樣，兩個推力軸承定子都去吸中間那個推力盤，保持推力盤在兩個定子中間，同樣也是軸向傳感器監(jiān)測推力盤的軸向位置。(磁軸承設(shè)計后續(xù)單獨講)

　　四、保護軸承

　　磁懸浮電機是都有保護軸承的，保護軸承內(nèi)圈比轉(zhuǎn)子外徑大，一般單邊會有0.2mm的間隙。電機停機的時候轉(zhuǎn)子軸放置在保護軸承上，如下圖所示：

        運行時磁軸承先通電將轉(zhuǎn)子浮起來，使轉(zhuǎn)子與保護軸承不接觸，停機時轉(zhuǎn)子直接跌落到保護軸承上。保護軸承目前都是用一般的機械軸承(角接觸球軸承和深溝球軸承)，這種抗跌落的大型機械軸承成本都比較高，后期還需要經(jīng)常維護更換。就保護軸承而言，采用空氣軸承作為磁懸浮軸承的保護軸承是未來的發(fā)展方向。

　　五、磁懸浮電動機的應(yīng)用領(lǐng)域

　　1、電子工業(yè)方面：例如，大規(guī)模集成電路的生產(chǎn)過程，要求半導(dǎo)體硅片在超真空、無雜質(zhì)密封室內(nèi)加工，這對加工機器提出了苛刻的要求，不能用潤滑油，不能產(chǎn)生塵粒和氣體，因此采用磁懸浮電機直接控制的機器人及其操縱手臂成為理想的選擇。

　　2、化工領(lǐng)域方面：因為磁懸浮電動機可以做成全封閉形式，所以它可以做成離心機、壓縮機等，可以在污染嚴重的環(huán)境中工作，使用壽命長。

　　3、生命科學(xué)領(lǐng)域：人工心臟的泵體要求很高，用磁懸浮壓縮泵正合適，現(xiàn)在國外研制成功的離心式和振動式磁懸浮人工心臟血泵，不僅效率高，而且可以防止血細胞破損、溶血、凝血和血栓等問題。

　　4、軌道交通方面：超導(dǎo)磁懸浮機車能實現(xiàn)超高速、大容量平穩(wěn)安全地輪軌運輸，極大地提高運輸效率。

　　5、磁懸浮潛水泵：是完全在水中工作的，它能把地下的水提升到地面。潛水泵的用途很廣，包括礦山搶險、建設(shè)施工排水、農(nóng)業(yè)排灌、工業(yè)水循環(huán)、城鄉(xiāng)居民引用水供應(yīng)等。我國自主研發(fā)的磁懸浮潛水泵世界領(lǐng)先，它轉(zhuǎn)換效率高、轉(zhuǎn)速高、大流量、揚程上千米、檢修周期長。磁懸浮潛水泵不僅可以泵水，還可以泵油、石油、化學(xué)液體等。

　　6、磁懸浮氣體壓縮機：無噪音、轉(zhuǎn)速高、壓縮效率高。

　　7、磁懸浮(無負壓)加壓供水增壓機：代替?zhèn)鹘y(tǒng)的供水增壓機，把滿足設(shè)定壓力的自來水送入市政供水的管網(wǎng)系統(tǒng)。

　　8、磁懸浮離心式鼓風(fēng)機：它把磁懸浮技術(shù)和高速電機技術(shù)融入傳統(tǒng)風(fēng)機之中，是一種高效、節(jié)能、環(huán)保的新型鼓風(fēng)機，廣泛應(yīng)用于工廠、礦井、隧道等場地的通風(fēng);城市污水處理;風(fēng)洞風(fēng)源等工業(yè)項目中。

　　9、扁平式的磁懸浮電動機：磁懸浮電機適用于電動自行車、電動摩托車、電動三輪車及電動汽車等電動機的更新?lián)Q代。