[發明專利]一種軸向永磁偏置式混合磁軸承開關磁阻電機

有效

• 申請號: 201410290170.8
• 申請日: 2014-06-25
• 公開（公告）號: CN104104197A
• 公開（公告）日: 2014-10-15
• 發明（設計）人: 劉澤遠;楊艷;曹鑫;鄧智泉;王世山
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H02K16/00
• 分類號: H02K16/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 朱小兵

技術領域

本發明屬于電機技術領域，涉及一種軸向永磁偏置式混合磁軸承開關磁阻電機。

背景技術

無軸承開關磁阻電機是20世紀末發展起來的一種新型磁懸浮電機。雙繞組無軸承開關磁阻電機是將產生懸浮力的懸浮繞組和原來開關磁阻電機的繞組一起疊繞在電機的定子上，通過控制兩套繞組電流使其同時具有旋轉和自懸浮能力，從而實現電機的超高速運行。而單繞組無軸承開關磁阻電機則是通過控制一套繞組電流使其同時具有旋轉和自懸浮能力。因此，單繞組無軸承開關磁阻電機則更具通用性和實用性，是目前該領域研究的熱點和趨勢。

對12/8結構的單繞組無軸承開關磁阻電機而言，每相均需要對4個定子齒上的繞組獨立控制，即每相均需由4個橋臂構成的功率變換電路，這無疑擴大了功率器件的需求量，增加了懸浮控制的復雜性和系統成本，同時降低了系統的可靠性。為此，需要一種功率器件需求小、徑向懸浮力大的單繞組無軸承開關磁阻電機。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是為了克服現有技術的不足，提出一種軸向永磁偏置式混合磁軸承開關磁阻電機。所述電機是一種單繞組結構、徑向承載力大且功率器件需求小的新型無軸承開關磁阻電機。

為了解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

一種軸向永磁偏置式混合磁軸承開關磁阻電機，包括電機定子、電機轉子、永磁體和電機繞組；?

所述電機定子由轉矩定子、隔磁定子、懸浮力定子、導磁盤構成；所述轉矩定子、隔磁定子和懸浮力定子通過軸向疊加于一體，所述隔磁定子處于轉矩定子與懸浮力定子之間；所述導磁盤位于懸浮力定子外側，且導磁盤與懸浮力定子之間放置1個永磁體；所述永磁體為圓環形，且軸向充磁；所述轉矩定子、隔磁定子和懸浮力定子均為凸極結構，齒數均為12；轉矩定子、隔磁定子和懸浮力定子軸向齒與齒對齊，且定子極弧角均相等；

所述電機轉子由轉矩轉子、隔磁轉子和懸浮力轉子通過軸向疊加而成；所述隔磁轉子處于懸浮力轉子與轉矩轉子之間；所述轉矩轉子和隔磁轉子均為凸極結構，齒數均為8；所述懸浮力轉子為圓柱結構；所述轉矩轉子布置在轉矩定子內，所述隔磁轉子布置在隔磁定子內，所述懸浮力轉子布置在懸浮力定子、永磁體和導磁盤內；

所述導磁盤為圓盤或凸極結構；

所述導磁盤為圓盤結構時，所述電機繞組共有12個繞組，每個繞組纏繞在所述轉矩定子、隔磁定子和懸浮力定子組合成的每個定子齒上；4個空間上相隔90°的繞組構成一相繞組，所述一相繞組包括兩套繞組，其中兩個相隔180°的繞組反向串聯為一套繞組，另兩個相隔180°的繞組反向串聯為另一套繞組；一相4個繞組產生的磁通呈NNSS分布；

所述導磁盤為凸極結構時，導磁盤的定子齒數為12，導磁盤的定子與所述轉矩定子、隔磁定子和懸浮力定子處于齒對齊狀態，且極弧角均相等；所述電機繞組共有24個繞組，其中12個繞組纏繞在所述轉矩定子、隔磁定子和懸浮力定子組合成的12個定子齒上，另外12個繞組纏繞在凸極導磁盤的12個定子齒上；處于同一周向位置的兩個繞組反向串聯在一起，組合為1個定子繞組，共有12個定子繞組；每相繞組包括兩套繞組，由4個空間上相隔90°的定子繞組構成；其中，兩個相隔180°的定子繞組反向串聯為一套繞組，另兩個相隔180°的定子繞組反向串聯為另一套繞組；兩套繞組線圈產生的磁通呈NNSS分布。

本發明的有益效果是：本發明提出了一種軸向永磁偏置式混合磁軸承開關磁阻電機，采用本發明的技術方案，具有如下技術效果：

（1）定子齒上只有一個繞組，相對于傳統雙繞組無軸承開關磁阻電機，槽滿率高；

（2）控制靈活，可根據實際需要，動態調整繞組匝數，便于優化控制策略；

（3）永磁體提供偏置磁通，徑向懸浮力大，徑向承載力強；

（4）功率器件需求量小。

附圖說明

圖1是本發明實施例1的結構示意圖。

圖2是本發明實施例2的結構示意圖。

圖3為本發明實施例1和2的A相繞組示意圖。

圖4為本發明實施例1的磁通分布示意圖。

圖5為本發明實施例2的磁通分布示意圖。

圖6為本發明實施例1和2三相繞組電感和電流的示意圖。