定子永磁偏置永磁型無軸承電的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開定子永磁偏置永磁型無軸承電機，包括電機殼體，電機殼體內(nèi)設置有轉子、定子，所述定子包括左側定子鐵心、右側定子鐵心，左側定子鐵心、右側定子鐵心之間設置有軸向磁化的環(huán)形定子永磁體，左側定子鐵心的定子槽內(nèi)設置轉矩繞組、懸浮繞組，右側定子鐵心的定子槽內(nèi)設置轉矩繞組、懸浮繞組；所述轉子包括轉子鐵心，轉子鐵心兩側分別設置有徑向磁化的左側環(huán)形轉子永磁體、右側環(huán)形轉子永磁體以及轉軸。本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有的永磁型無軸承電機的不足，提供一種控制簡單，懸浮控制、轉矩控制相互獨立，并可產(chǎn)生更大徑向懸浮力的定子永磁偏置永磁型無軸承電機結構。
【專利說明】定子永磁偏置永磁型無軸承電機
[0001]
【技術領域】
[0002]本發(fā)明涉及電機設備【技術領域】，具體涉及一種控制簡單、可產(chǎn)生更大徑向懸浮力的定子永磁偏置永磁型無軸承電機。
【背景技術】
[0003]無軸承電機具有無摩擦磨損、無需潤滑，易于實現(xiàn)更高轉速和更大功率運行，特別是其中的永磁型無軸承電機具有結構簡單、運行可靠性高、體積小、重量輕、效率高和功率密度大等優(yōu)勢，在飛輪儲能、高速機床主軸電機和密封泵、離心機、壓縮機、高速微型硬盤驅(qū)動裝置等領域具有廣闊的應用前景。
[0004]現(xiàn)有的永磁型無軸承電機是通過在傳統(tǒng)永磁同步電機的定子槽的轉矩繞組上疊加附加的懸浮力繞組，兩套繞組分別由頻率相同的三相交流電源供電產(chǎn)生旋轉的懸浮繞組磁場和轉矩繞組磁場，且懸浮繞組磁場極對數(shù)為PB、轉矩繞組磁場為PM，兩者之間只有滿足PB=PM土 I的關系時，懸浮繞組磁場、轉矩繞組磁場和轉子永磁體磁場三者相互作用才能產(chǎn)生穩(wěn)定可控的徑向懸浮力。由徑向位移傳感器檢測轉子徑向位移，構建懸浮閉環(huán)控制系統(tǒng)，實現(xiàn)轉子穩(wěn)定懸浮。由于轉矩是由轉矩繞組磁場和永磁體磁場相互作用產(chǎn)生，而徑向懸浮力主要是由懸浮繞組磁場和永磁體磁場相互作用產(chǎn)生，同時，轉矩繞組磁場對懸浮力產(chǎn)生也有著一定影響。在選擇轉子永磁體厚度時，需綜合考慮徑向懸浮力的大小和轉矩大小之間相互制約關系，因此，限制了徑向懸浮力的產(chǎn)生；同時，懸浮繞組磁場和轉矩繞組磁場之間存在強耦合，需采用復雜的解耦控制策略對旋轉系統(tǒng)和懸浮系統(tǒng)進行解耦控制，且懸浮力與轉子位置角密切相關，故現(xiàn)有的永磁型無軸承電機具有產(chǎn)生的徑向懸浮力較小，控制復雜且精度較低的缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有的永磁型無軸承電機的不足，提供一種控制簡單，懸浮控制、轉矩控制相互獨立，并可產(chǎn)生更大徑向懸浮力的定子永磁偏置永磁型無軸承電機結構。
[0006]本發(fā)明通過以下技術方案實現(xiàn):
定子永磁偏置永磁型無軸承電機，包括電機殼體，電機殼體內(nèi)設置有轉子、定子，其特征在于:所述定子包括左側定子鐵心(I )、右側定子鐵心(7)，左側定子鐵心(I )、右側定子鐵心(7)之間設置有軸向磁化的環(huán)形定子永磁體(2)，左側定子鐵心(I)的定子槽內(nèi)設置轉矩繞組(4)、懸浮繞組(3)，右側定子鐵心(7)的定子槽內(nèi)設置轉矩繞組(9)、懸浮繞組(8)；所述轉子包括轉子鐵心(6)，轉子鐵心(6)兩側分別設置有徑向磁化的左側環(huán)形轉子永磁體(5)、右側環(huán)形轉子永磁體(10)以及轉軸。
[0007]本發(fā)明進一步技術改進方案是: 所述環(huán)形定子永磁體(2 )為電機提供靜態(tài)偏置磁通(11、13 )，懸浮繞組(3、8 )為直流電源供電，為電機提供懸浮控制磁通(12、14)，轉子由靜態(tài)偏置磁通(11、13)、懸浮控制磁通(12、14)相互作用產(chǎn)生徑向懸浮力。
[0008]本發(fā)明進一步技術改進方案是:
所述環(huán)形定子永磁體(2)、左側環(huán)形轉子永磁體(5)以及右側環(huán)形轉子永磁體(10)為稀土永磁材料制成。
[0009]本發(fā)明進一步技術改進方案是:
所述左側定子鐵心(I)、右側定子鐵心(7)以及轉子鐵心(6)均由導磁材料制成。
[0010]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有以下明顯優(yōu)點，本發(fā)明由一個軸向磁化的環(huán)形定子永磁體提供靜態(tài)偏置磁通，懸浮繞組通過由直流電源供電，產(chǎn)生懸浮控制磁通，兩者相互疊加作用，保證了定子、轉子之間的氣隙均勻，實現(xiàn)轉子穩(wěn)定懸浮，懸浮控制、轉矩控制相互獨立，不但可產(chǎn)生較大的徑向懸浮力，而且控制簡單和易于實現(xiàn)的優(yōu)點，在一個五自由度懸浮支撐系統(tǒng)中應成對對稱使用，可廣泛應用于飛輪儲能、各種高速機床主軸電機和密封泵類、離心機、壓縮機、高速小型硬盤驅(qū)動裝置等領域。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明的軸向結構示意圖；
圖2為本發(fā)明繞組排列與徑向磁路示意圖。
【具體實施方式】
[0012]如圖1、2所不,本發(fā)明包括電機殼體，電機殼體內(nèi)設置有轉子、定子,定子包括左側定子鐵心1、右側定子鐵心7，左側定子鐵心1、右側定子鐵心7之間設置有軸向磁化的環(huán)形定子永磁體2，左側定子鐵心I的定子槽內(nèi)設置轉矩繞組4、懸浮繞組3，右側定子鐵心7的定子槽內(nèi)設置轉矩繞組9、懸浮繞組8，懸浮繞組3、懸浮繞組8位于定子槽內(nèi)層，轉矩繞組4、轉矩繞組9位于定子槽外層；轉子包括轉子鐵心6，轉子鐵心6兩側分別設置有徑向磁化的左側環(huán)形轉子永磁體5、右側環(huán)形轉子永磁體10以及轉軸；環(huán)形定子永磁體2為電機提供靜態(tài)偏置磁通11、靜態(tài)偏置磁通13，靜態(tài)偏置磁通11、13磁路為:磁通從環(huán)形定子永磁體2N極出發(fā)，通過右側定子鐵心7、右側電機氣隙、左側定子鐵心I回到環(huán)形定子永磁體2S極；懸浮繞組3、懸浮繞組8為直流電源供電，為電機提供懸浮控制磁通12、懸浮控制磁通14，懸浮繞組3、懸浮繞組8產(chǎn)生懸浮控制磁通12、14的磁路為:電機上側定子鐵心、電機上側氣隙、轉子、電機下側氣隙、電機下側定子鐵心，再經(jīng)過電機定子軛，構成閉合回路，轉子由靜態(tài)偏置磁通11、靜態(tài)偏置磁通13、懸浮控制磁通12、懸浮控制磁通14相互作用產(chǎn)生徑向懸浮力；環(huán)形定子永磁體2、左側環(huán)形轉子永磁體5以及右側環(huán)形轉子永磁體10為稀土永磁材料制成；左側定子鐵心1、右側定子鐵心7以及轉子鐵心6均由導磁材料制成。
[0013]如圖2所示，本發(fā)明外層為轉矩繞組4、轉矩繞組9，排列方式與普通永磁同步電機相同；懸浮繞組分為X方向控制繞組和I方向控制繞組，左側X方向控制繞組包括繞組1、
2、3和繞組7、8、9，繞組I和7相串聯(lián)，繞組2和8相串聯(lián)，繞組3和9相串聯(lián)；左側y方向控制繞組包括繞組4、5、6和繞組10、11、12，繞組4和10相串聯(lián)，繞組5和11相串聯(lián)，繞組6和12相串聯(lián)；右側X方向控制繞組包括繞組24、13、14和繞組18、19、20，繞組24和18相串聯(lián)，繞組13和19相串聯(lián)，繞組14和20相串聯(lián)；右側y方向控制繞組包括繞組15、16、17和繞組21、22、23，繞組15和21相串聯(lián)，繞組16和22相串聯(lián)，繞組17和23相串聯(lián)；左側和右側的懸浮繞組獨立控制可實現(xiàn)轉子四自由度懸浮；左、右兩側的X方向控制繞組和y方向控制繞組分別串聯(lián)可實現(xiàn)轉子兩自由度懸浮。
[0014]本發(fā)明未涉及部分均與現(xiàn)有技術相同或可采用現(xiàn)有技術加以實現(xiàn)。
【權利要求】
1.定子永磁偏置永磁型無軸承電機，包括電機殼體，電機殼體內(nèi)設置有轉子、定子，其特征在于:所述定子包括左側定子鐵心(I)、右側定子鐵心(7)，左側定子鐵心(I)、右側定子鐵心(7)之間設置有軸向磁化的環(huán)形定子永磁體(2)，左側定子鐵心(I)的定子槽內(nèi)設置轉矩繞組(4)、懸浮繞組(3)，右側定子鐵心(7)的定子槽內(nèi)設置轉矩繞組(9)、懸浮繞組(8)； 所述轉子包括轉子鐵心(6)，轉子鐵心(6)兩側分別設置有徑向磁化的左側環(huán)形轉子永磁體(5)、右側環(huán)形轉子永磁體(10)以及轉軸。
2.根據(jù)權利要求1所述的定子永磁偏置永磁型無軸承電機，其特征在于:所述環(huán)形定子永磁體(2)為電機提供靜態(tài)偏置磁通(11、13)，懸浮繞組(3、8)為直流電源供電，為電機提供懸浮控制磁通(12、14)，轉子由靜態(tài)偏置磁通(11、13)、懸浮控制磁通(12、14)相互作用產(chǎn)生徑向懸浮力。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的定子永磁偏置永磁型無軸承電機，其特征在于:所述環(huán)形定子永磁體(2)、左側環(huán)形轉子永磁體(5)以及右側環(huán)形轉子永磁體(10)為稀土永磁材料制成。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的定子永磁偏置永磁型無軸承電機，其特征在于:所述左側定子鐵心(I)、右側定子鐵心(7)以及轉子鐵心(6)均由導磁材料制成。
【文檔編號】H02N15/00GK103683779SQ201310724895
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月25日 優(yōu)先權日:2013年12月25日
【發(fā)明者】張濤, 倪偉, 張晨, 葉小婷, 丁衛(wèi)紅, 鄔清海, 張惠萍 申請人:淮陰工學院