本發(fā)明涉及磁懸浮電機預熱的，尤其涉及一種磁懸浮電機的預熱方法及磁懸浮電機。

背景技術：

1、磁懸浮電機利用磁軸承產生的電磁力將轉子懸浮在給定位置，使得轉子與軸承無接觸，實現(xiàn)無摩擦、高速運行。在運行過程中，磁懸浮電機需要通過徑向磁軸承和軸向磁軸承產生電磁力來控制轉子的懸浮位置。

2、磁懸浮電機自啟動至正常運行過程中，隨著溫度升高，轉子受熱膨脹，這會導致轉子的直徑在此期間逐漸增加。轉子通過磁懸浮方式懸浮在磁軸承上，若轉子的膨脹使得懸浮氣隙減小，就會導致磁軸承的特性發(fā)生變化，從而影響磁軸承的穩(wěn)定性和承載能力。磁軸承的特性，如剛度和阻尼的變化，則會影響轉子系統(tǒng)的動態(tài)性能和穩(wěn)定性。

3、此外轉子膨脹會導致固頻發(fā)生偏移，固頻是指系統(tǒng)在沒有外部激勵時自然振動的頻率。轉子在徑向方向上的膨脹會影響轉子的質量分布和剛度，從而改變其固有頻率。為了避免固頻發(fā)生改變，現(xiàn)有技術通常在磁懸浮控制器系統(tǒng)中加入具有一定帶寬的陷波器，以避免固頻的改變。但是陷波器的設計通?；谔囟ǖ墓逃蓄l率進行設計，溫度變化導致的固頻偏移可能會使得陷波器的頻率響應與實際固有頻率不匹配，從而降低陷波器的濾波效果，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

4、綜上所述，為了確保磁懸浮電機在啟動過程中的運行穩(wěn)定性，需要避免轉子在運行過程中膨脹的問題發(fā)生。為了確保轉子在徑向方向上的尺寸穩(wěn)定性，現(xiàn)有技術在磁懸浮電機中轉子的周邊設置加熱組件，用于對轉子進行預熱，使得轉子在運行之前受熱膨脹至預設尺寸，進而避免轉子在運行過程中受到溫度影響，產生尺寸變化，影響磁懸浮電機的運行穩(wěn)定性。但是現(xiàn)有技術中增設加熱組件的方法，使得磁懸浮電機在設計難度增加。由于需要預留額外的空間來放置也增大了磁懸浮電機的尺寸和占地面積，不利于磁懸浮電機的小型化、精簡化發(fā)展。

技術實現(xiàn)思路

1、為克服相關技術中存在的問題，本發(fā)明的目的之一是提供一種磁懸浮電機的預熱方法，通過改變磁懸浮電機中原有的徑向軸承線圈和軸向軸承線圈的輸入電流，在轉子位置處產生渦流，利用渦流對轉子進行預熱，無需增設額外的加熱結構，也無需改變磁懸浮電機的設計結構，確保磁懸浮電機的平穩(wěn)高效運行。

2、一種磁懸浮電機的預熱方法，包括：

3、控制徑向軸承線圈的輸入電流，使得轉子在第一平面內做圓周運動，第一平面指的是垂直于轉子軸心線的平面；所述徑向軸承線圈嵌套在徑向磁軸承外圍，且所述徑向磁軸承的軸心線垂直于所述轉子的軸心線；

4、控制軸向軸承線圈的輸入電流，使得轉子在第一平面內做圓周運動的同時，沿著轉子的軸心線方向進行軸向運動，產生渦流；所述軸向軸承線圈嵌套在軸向磁軸承外圍，且所述軸向磁軸承的軸心線平行于所述轉子的軸心線；

5、利用渦流對轉子進行預熱，所述轉子采用金屬材料制成。

6、本技術中軸向磁軸承和徑向磁軸承屬于磁懸浮電機的原有結構，通過改變磁軸承外設軸承線圈的輸入電流，即可實現(xiàn)轉子在徑向和軸向方向上的移動，進而使得轉子產生渦流，由于轉子采用金屬材料制成，在金屬材質中產生渦流就會產生熱量，進而實現(xiàn)對轉子的預熱，本技術預熱過程發(fā)生在磁懸浮電機啟動之前，目的在于穩(wěn)定溫度變化導致的轉子膨脹對磁軸承特性影響和轉子固頻的偏移，確保磁懸浮電機能夠平穩(wěn)、高效地運行。

7、在本發(fā)明較佳的技術方案中，還包括：渦流預熱過程中，對轉子的直徑進行測量，直至轉子的直徑等于預設值，停止渦流預熱。

8、渦流預熱是發(fā)生在磁懸浮電機啟動運行之前的，在磁懸浮電機穩(wěn)定運行過程中，轉子的溫度可以保持在相對穩(wěn)定的溫度范圍內，本技術可以根據磁懸浮電機的參數(shù)等來確定其正常穩(wěn)定運行之后的溫度以及轉子尺寸，進而根據穩(wěn)定運行時轉子尺寸來確定渦流預熱的終點，確保渦流預熱之后轉子尺寸與磁懸浮電機正常運行之后轉子尺寸基本保持一致。通過對轉子直徑的測量，可以精準控制渦流預熱終止時間，既能確保實現(xiàn)較好的預熱效果，也能避免預熱時間過程造成的能耗。

9、在本發(fā)明較佳的技術方案中，所述轉子外周設置有保護軸承，所述保護軸承的軸心線平行于所述轉子的軸心線；所述保護軸承套設在所述轉子的外圍；所述轉子在第一平面內沿著所述保護軸承的內側壁做圓周運動。

10、保護軸承為位于轉子外圍，且內徑大于轉子外徑的圓環(huán)狀結構，保護軸承是為了對轉子在第一平面內做圓周運動時進行限位，避免轉子的圓周運動超出一定范圍。通過保護軸承的限位，可以確保轉子在第一平面內圓周轉動時，為沿著保護軸承的內側壁進行圓周運動，實現(xiàn)轉子在第一平面內的穩(wěn)定運行。

11、在本發(fā)明較佳的技術方案中，所述徑向磁軸承設置有m個，m為大于1的整數(shù)，所述徑向磁軸承的兩端分別套設有徑向軸承線圈，2m個所述徑向軸承線圈在第一平面內以保護軸承的軸心線為圓心呈圓形分布。

12、徑向磁軸承的軸心線垂直于所述轉子的軸心線，且徑向磁軸承的兩端套設有徑向軸承線圈，如此一來，徑向軸承線圈環(huán)繞在轉子的外周側。為了實現(xiàn)轉子在第一平面內的圓周運動，需要設置徑向磁軸承的數(shù)量大于等于兩個，以確保2m個所述徑向軸承線圈在第一平面內以保護軸承的軸心線為圓心呈圓形分布。轉子在第一平面內的圓周運動，需要依靠不同徑向軸承線圈中的電流變化，以將轉子依次吸引至圓周的各個位置處，進而實現(xiàn)圓周運動。

13、在本發(fā)明較佳的技術方案中，通過改變2m個徑向軸承線圈的輸入電流，使得轉子在第一平面內做圓周運動。

14、徑向磁軸承的軸心線垂直于所述轉子的軸心線，且徑向磁軸承的兩端套設有徑向軸承線圈，如此一來，徑向軸承線圈環(huán)繞在轉子的外周側。為了實現(xiàn)轉子在第一平面內的圓周運動，需要設置徑向磁軸承的數(shù)量大于等于兩個，以確保2m個所述徑向軸承線圈在第一平面內以保護軸承的軸心線為圓心呈圓形分布。轉子在第一平面內的圓周運動，需要依靠不同徑向軸承線圈中的電流變化，以將轉子依次吸引至圓周的各個位置處，進而實現(xiàn)圓周運動。

15、在本發(fā)明較佳的技術方案中，所述徑向磁軸承為2個，所述徑向磁軸承的兩端分別套設有徑向軸承線圈，4個所述徑向軸承線圈在第一平面內以保護軸承的軸心線為圓心呈圓形分布，在順時針方向上，定義四個徑向軸承線圈分別為第一徑向軸承線圈、第二徑向軸承線圈、第三徑向軸承線圈和第四徑向軸承線圈；

16、在t0-t1時刻，設置第一徑向軸承線圈的輸入電流大于第二徑向軸承線圈、第三徑向軸承線圈和第四徑向軸承線圈的輸入電流，使得轉子被吸引至靠近第一徑向軸承線圈的位置處；

17、在t1-t2時刻，設置第二徑向軸承線圈的輸入電流大于第一徑向軸承線圈、第三徑向軸承線圈和第四徑向軸承線圈的輸入電流，使得轉子被吸引至靠近第二徑向軸承線圈的位置處；

18、在t2-t3時刻，設置第三徑向軸承線圈的輸入電流大于第一徑向軸承線圈、第二徑向軸承線圈和第四徑向軸承線圈的輸入電流，使得轉子被吸引至靠近第三徑向軸承線圈的位置處；

19、在t3-t4時刻，設置第四徑向軸承線圈的輸入電流大于第一徑向軸承線圈、第二徑向軸承線圈和第三徑向軸承線圈的輸入電流，使得轉子被吸引至靠近第四徑向軸承線圈的位置處；以實現(xiàn)轉子在第一平面內的圓周運動。

20、本技術只需要通過改變徑向軸承線圈的輸入電流值即可實現(xiàn)轉子在第一平面內的圓周運動，控制方法簡單便捷，無需增設其他控制組件，簡化了轉子預熱結構和方法。

21、在本發(fā)明較佳的技術方案中，m個所述徑向磁軸承形成一個徑向控制組件，所述徑向控制組件設置有n個，且n個徑向控制組件依次沿著轉子的軸心線分布；n為大于0的整數(shù)。

22、由于轉子在軸心線方向上的尺寸較大，且每一個徑向控制組件中的徑向軸承線圈只能在軸心線方向與轉子部分重合，為了確保轉子各個位置均能在第一平面內進行圓周運動，本技術可以設置多個徑向控制組件，以確保每一個徑向控制組件均能對轉子對應位置施加圓周運動的吸引力，進而確保轉子圓周運動平穩(wěn)順利進行。

23、在本發(fā)明較佳的技術方案中，所述軸向磁軸承位于所述轉子的一側，所述軸向磁軸承的兩端套設有軸向軸承線圈；通過改變兩個軸向軸承線圈的輸入電流，使得轉子沿著轉子的軸心線方向進行軸向運動。

24、在本發(fā)明較佳的技術方案中，還包括推力盤，所述推力盤位于兩個軸向軸承線圈之間，且所述推力盤與所述轉子固定連接。

25、推力盤和轉子均采用金屬材料制成，通過推力盤的設置可以確保轉子在其軸心線方向上的穩(wěn)定往復移動。

26、本技術的目的之二在于提供一種磁懸浮電機，采用如上所述的預熱方法進行預熱。

27、本技術提供的一種磁懸浮電機，無需增設額外的加熱組件，利用徑向磁軸承和軸向磁軸承中軸承線圈輸入電流的變化，使得轉子在徑向和軸向方向上的移動，產生渦流，并利用渦流加熱原理對轉子進行預熱；本技術磁懸浮電機的結構無需再次設計，降低了設計難度。

28、本發(fā)明的有益效果為：

29、本發(fā)明提供的一種磁懸浮電機的預熱方法，利用其原有的徑向磁軸承和軸向磁軸承來實現(xiàn)對轉子的渦流預熱，具體包括：控制徑向軸承線圈的輸入電流，使得轉子在第一平面內做圓周運動，控制軸向軸承線圈的輸入電流，使得轉子在第一平面內做圓周運動的同時，沿著轉子的軸心線方向進行軸向運動，產生渦流；利用渦流對轉子進行預熱。本技術中第一平面指的是垂直于轉子軸心線的平面；所述徑向軸承線圈嵌套在徑向磁軸承外圍，且所述徑向磁軸承的軸心線垂直于所述轉子的軸心線；所述軸向軸承線圈嵌套在軸向磁軸承外圍，且所述軸向磁軸承的軸心線平行于所述轉子的軸心線。本技術中軸向磁軸承和徑向磁軸承屬于磁懸浮電機的原有結構，通過改變磁軸承外設軸承線圈的輸入電流，即可實現(xiàn)轉子在徑向和軸向方向上的移動，進而使得轉子產生渦流，由于轉子采用金屬材料制成，在金屬材質中產生渦流就會產生熱量，進而實現(xiàn)對轉子的預熱，本技術預熱過程發(fā)生在磁懸浮電機啟動之前，目的在于穩(wěn)定溫度變化導致的轉子膨脹對磁軸承特性影響和轉子固頻的偏移，確保磁懸浮電機能夠平穩(wěn)、高效地運行。

30、本技術提供的一種磁懸浮電機，無需增設額外的加熱組件，利用徑向磁軸承和軸向磁軸承中軸承線圈輸入電流的變化，使得轉子在徑向和軸向方向上的移動，產生渦流，并利用渦流加熱原理對轉子進行預熱；本技術磁懸浮電機的結構無需再次設計，降低了設計難度。