[發明專利]單繞組多相磁懸浮電機

無效

• 申請號: 200710020316.7
• 申請日: 2007-02-12
• 公開（公告）號: CN101056035A
• 公開（公告）日: 2007-10-17
• 發明（設計）人: 王曉琳;朱俊;鄧智泉
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H02K33/00
• 分類號: H02K33/00;H02K3/12
• 代理公司: 南京蘇高專利事務所
• 代理人: 闕如生

一、技術領域

本發明的單繞組多相磁懸浮電機，屬磁懸浮無軸承電機。

二、背景技術

磁懸浮軸承是一種利用磁場力將轉軸無接觸懸浮在空間的機電一體化軸承，屬于非接觸性軸承，其具有無潤滑、無磨損、無機械噪聲等優點而倍受矚目。但因磁軸承繞組占有相當的軸向空間，結構復雜。無軸承電機是一種集驅動與懸浮功能于一體的特種電機結構。由于無需獨立的磁軸承支撐，無軸承電機結構更加緊湊，其轉軸剛度、空間利用率以及電磁效率等均有很大提高。目前，常用無軸承電機定子槽內有兩套繞組疊繞在一起：轉矩控制繞組與懸浮控制繞組。無軸承電機轉矩控制繞組磁場與懸浮控制繞組磁場是相互耦合作用的，從而產生懸浮力。由于電機內兩套繞組疊繞在定子槽內，且兩套繞組疊繞位置有嚴格要求(A相軸線重合)，因此電機制作困難，不利于產業化。而且由于兩套繞組之間要求相互絕緣，槽內必然增加絕緣材料，因此造成漏磁增加，且槽滿率下降，因而影響電機性能。

三、發明內容

本發明的目的在于提出一種結構簡單緊湊，重量輕、體積小，功率密度大，可靠性高，易于制作的無軸承磁懸浮電機。

本發明的單繞組多相磁懸浮電機包括機殼、定轉子，其特征是在實現旋轉驅動的同時，轉子始終保持無機械摩擦的懸浮狀態，而且定子槽內只嵌有一套繞組，其中每相電流由旋轉電流和懸浮電流兩種分量合成。當繞組里只通入旋轉電流而未加懸浮電流時，氣隙中將產生旋轉磁場使得電機旋轉，其工作原理類似普通交流電機。在此基礎上，將懸浮電流通入定子繞組中，根據電流疊加的原理，此時原有旋轉電流產生的旋轉磁場對稱分布發生改變：氣隙中某一區域的磁場增強，而其對稱區域的磁場減弱，其產生的磁拉力(即麥克思韋力)將指向磁場增強的一方。這樣一來，可以通過轉子徑向位移的負反饋控制，調節懸浮控制繞組產生磁場的大小和方向，就可以控制作用在轉子上徑向磁拉力的大小和方向，從而實現轉子的懸浮旋轉控制。

本發明的單繞組多相磁懸浮電機具有以下特點：①繞組結構簡單緊湊，易于制作。②槽滿率高，功耗低，效率提高。③可實現轉子懸浮旋轉，無機械磨損。④可實現繞組的多冗余度設計，提高電機可靠性。

四、附圖說明

附圖1~3是單繞組多相磁懸浮電機的三種繞組結構示意圖，其中標號及符號名稱為：1.轉子；2.定子；3.繞組；i_A、i_B和i_C是三相旋轉電流分量，且極對數為1；i_U、i_V和i_W是三相懸浮電流分量，且極對數為2。

五、具體實施方式

圖1~3是本發明的單繞組多相磁懸浮電機的三種繞組結構示意圖。通過調節繞組中的i_A、i_B和i_C電流分量，可以控制電機的轉速和輸出轉矩。在此基礎上，調節繞組中i_U、i_V和i_W電流分量可以產生大小、方向可控的徑向懸浮力，從而實現轉子懸浮旋轉控制。特別說明的是：雖然圖中繞組形式均以集中式繞組進行說明，但是也可以用分布式繞組來表示，其等效條件為各相繞組中心軸線位置保持不變。

圖1的繞組結構是由12相繞組組成，每個齒上各有一相繞組，分別通入i_U+i_A、i_U-i_A、-i_W+i_A、-i_W-i_A、i_W-i_B、i_W+i_B、-i_V-i_B、-i_V+i_B、i_V+i_C、i_V-i_C、-i_U+i_C、-i_U-i_C等12種不同的合成電流。