[實(shí)用新型]一種磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320829637.2
• 申請日: 2013-12-16
• 公開（公告）號: CN203675009U
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 袁野;孫玉坤;劉良田;戴榮慶
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號: H02N15/00
• 分類號: H02N15/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)。

背景技術(shù)

隨著工業(yè)的發(fā)展，需要一個(gè)成本低，結(jié)構(gòu)緊湊，功耗低，容錯(cuò)率高的電機(jī)來適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境，開關(guān)磁阻電機(jī)具有這樣的特點(diǎn)。但是傳統(tǒng)的開關(guān)磁阻電機(jī)存在以下問題：1）轉(zhuǎn)子由于不平衡磁拉力而發(fā)生的機(jī)械偏移，2）不可控制的短距繞組上電流脈沖和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，3）電氣故障產(chǎn)生不平衡的轉(zhuǎn)矩力而噪聲大，易振動(dòng)。解決以上問題的合理方法就是通過電磁力懸浮轉(zhuǎn)子，于是磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。

磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)是20世紀(jì)末發(fā)展起來的一種新型磁懸浮電機(jī)。雙繞組磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)是在普通開關(guān)磁阻電機(jī)的定子上額外加了一套用于提供懸浮力的懸浮繞組。定子上有提供轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩繞組(主繞組)和提供懸浮力的懸浮繞組（次繞組），從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)的超高速運(yùn)行。

雙繞組磁懸浮開關(guān)磁電機(jī)轉(zhuǎn)矩繞組和懸浮繞組之間存在著強(qiáng)耦合，很難在控制策略和數(shù)學(xué)模型上實(shí)現(xiàn)解耦，是磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)運(yùn)行性能難以提高的原因之一。磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)一般應(yīng)用在飛輪儲能、高速機(jī)床、渦輪分子泵、以及航空航天等領(lǐng)域，電機(jī)運(yùn)行所處的環(huán)境惡劣，轉(zhuǎn)子受到的外界擾動(dòng)大。傳統(tǒng)的磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)所提供的徑向懸浮力不能很好的維持轉(zhuǎn)子運(yùn)行。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對上述技術(shù)問題，提出一種磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)。電機(jī)采用單繞組NNNSSS結(jié)構(gòu)，每個(gè)定子極上僅有一套線圈，每套線圈獨(dú)立控制，結(jié)構(gòu)簡單，緊湊。轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子極和轉(zhuǎn)子圓環(huán)部分共同組成，可以提供更大的懸浮力來維持電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)，包括定子和轉(zhuǎn)子，所述定子共有12個(gè)定子極，每個(gè)定子極上僅有一套繞組，繞組按繞組電流產(chǎn)生的磁場方向?yàn)镹NNSSS的規(guī)律分布，達(dá)到電機(jī)內(nèi)部磁場最佳分部效果。4個(gè)間隔90°的繞組構(gòu)成一相，共有A、B、C三相。每一相的每一套繞組獨(dú)立控制，每一套繞組可以同時(shí)提供轉(zhuǎn)矩力和徑向力。轉(zhuǎn)子有8個(gè)轉(zhuǎn)子極，轉(zhuǎn)子極的軸向長度加上轉(zhuǎn)子圓環(huán)部分的軸向長度等于定子極的軸向長度。轉(zhuǎn)子極和轉(zhuǎn)子圓環(huán)部分同軸，轉(zhuǎn)子極的外徑和轉(zhuǎn)子圓環(huán)部分的外徑相同。

本發(fā)明的有益效果是：所述電機(jī)定子有12個(gè)定子極，每個(gè)定子極上僅有一套繞組，4個(gè)間隔90°的定子極構(gòu)成一相，一共有3相。每一相的每一套繞組獨(dú)立控制，每一套繞組可以同時(shí)提供轉(zhuǎn)矩力和徑向力。這樣的電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單緊湊，降低了磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)的體積和成本。轉(zhuǎn)子由8個(gè)轉(zhuǎn)子極和同軸、同徑的轉(zhuǎn)子圓環(huán)部分組成。轉(zhuǎn)子極的軸向長度加上轉(zhuǎn)子圓環(huán)部分的軸向長度等于定子極的軸向長度。不論轉(zhuǎn)子如何旋轉(zhuǎn)，由于轉(zhuǎn)子圓環(huán)部分的特殊性，轉(zhuǎn)子圓環(huán)部分和定子之間的有效磁通面積不變，懸浮力一直保持在最大狀態(tài)，從而使得電機(jī)的懸浮性好，性能穩(wěn)定并且適應(yīng)性強(qiáng)。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明：

圖1是本發(fā)明的軸向結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的側(cè)向3D結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是以A相為例，懸浮力產(chǎn)生原理示意圖；

圖5是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過θ°（0≤θ≤15），轉(zhuǎn)子極與定子極之間的磁路分布圖；

圖6是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過θ°（0≤θ≤15），轉(zhuǎn)子圓環(huán)部分與定子極之間的磁路分布圖；

圖中11是定子軛，12是轉(zhuǎn)子極，13是轉(zhuǎn)子圓環(huán)部分，14是定子極，15是轉(zhuǎn)軸，16是定轉(zhuǎn)子之間的磁場。

具體實(shí)施方式

圖1--3，電機(jī)由定子軛11，定子極14，轉(zhuǎn)軸15，轉(zhuǎn)子極12，轉(zhuǎn)子圓環(huán)部分13組成。定子軛11為圓筒型，內(nèi)套轉(zhuǎn)軸15，轉(zhuǎn)軸15外固定套裝轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子極12和轉(zhuǎn)子圓環(huán)部分13同軸、同徑且轉(zhuǎn)子極12數(shù)量有8個(gè)。定子軛11的內(nèi)圓周面上固定12個(gè)定子極14，并纏繞繞組，按照NNNSSS分布。

繞組由A、B、C三相繞組組成，每相繞組由4個(gè)線圈組成，共12個(gè)線圈，每個(gè)線圈獨(dú)立控制。其中，A相繞組由A1，A2，A3，A4線圈組成，B相繞組由B1，B2，B3，B4線圈組成，C相繞組由C1，C2，C3，C4線圈組成。這12個(gè)線圈各纏繞在一個(gè)定子極14上，并按照A1→B1→C1→A2→B2→C2→A3→B3→C3→A4→B4→C4線圈的順序依次沿逆時(shí)針方向分布于相應(yīng)的定子極14上。

轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子極12和轉(zhuǎn)子圓環(huán)部分13組成。轉(zhuǎn)子圓環(huán)部分13的直徑和轉(zhuǎn)子極12的直徑相同，且共同固定在轉(zhuǎn)軸15上。兩部分的軸向長度之和與定子極14的軸向長度相同。