[發明專利]一種無軸承永磁薄片電機

有效

• 申請號: 201611203502.X
• 申請日: 2016-12-23
• 公開（公告）號: CN106787302B
• 公開（公告）日: 2023-08-18
• 發明（設計）人: 朱熀秋;趙祝恒;吳熙
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: H02K1/24
• 分類號: H02K1/24;H02K1/17;H02K1/14;H02N15/00;H02K21/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開一種無軸承永磁薄片電機，薄片轉子同軸套在定子內，薄片轉子內部同軸套有圓柱形的磁通收集裝置，磁通收集裝置和薄片轉子之間留有第一徑向氣隙；定子由6根沿圓周方向均勻分布的相同的L型定子鐵心柱組成，6個徑向水平段形成定子的凸極；薄片轉子和磁通收集裝置置放在薄片轉子硬塑托盤的盤口內，薄片轉子與薄片轉子硬塑托盤的敞口內側面之間留有第二徑向氣隙；永磁體的頂端固定連接薄片轉子硬塑托盤底面、底端固定連接定子鐵心磁軛的中心，永磁體沿軸向充磁；6根L型定子鐵心柱的軸向垂直段上繞有懸浮力繞組和轉矩繞組；采用凸極圓環轉子代替永磁轉子，使電機的機械結構更為緊湊，提高了功率密度。

技術領域

本發明屬于電機制造領域，涉及一種無軸承永磁薄片電機，適用于密封泵、工業制藥和生命科學等眾多領域。

背景技術

無軸承薄片電機是將磁懸浮軸承與無軸承技術相結合的一種新型電機。利用定子槽中兩套不同極對數繞組（即轉矩繞組和懸浮力繞組）共同作用產生磁場，通過控制疊加合成磁場的大小和方向可以控制電機的懸浮力大小和方向，從而實現電機轉子的穩定懸浮運行。另外，無軸承永磁薄片電機由于其特殊的機械結構，轉子的軸向長度遠小于轉子的外徑，成薄片狀，可以根據磁阻最小原理實現3個自由度（1個軸向自由度和2個扭轉自由度）的被動懸浮。這種電機不僅具有無軸承電機的一系列優點，還具有體積小、功率因數高、損耗小等特點。

傳統無軸承薄片電機采用永磁轉子，成本較高，并不適用于一次性使用、替換的場合。另外，在高溫條件下，永磁體磁力會因發熱而減弱。在高速條件下，永磁轉子會因過大的離心力而產生磨損，種種因素都對電機的工作性能產生了影響。中國專利公開號為CN204408154U的文獻中提出了一種模塊化定子永磁型無軸承電機，每個模塊由1個E形導磁鐵心和1個永磁體構成，E形鐵心中間突出的齒為容錯齒，為懸浮繞組和電樞繞組線圈提供回路實現解耦。永磁體位于相鄰兩個E形導磁鐵心之間，切向充磁，將轉矩繞組繞在永磁體上，用以產生機械轉矩，同時將懸浮力繞組橫跨在容錯齒兩側，用來產生懸浮力。由于該電機采用了磁通切換的方式，使得定轉子結構變得復雜，加大了解耦的難度。中國專利公開號為CN?103683571A的文獻中提出了一種兩自由度定子永磁型無軸承電機，采用E形定子鐵心柱，將兩套繞組繞在E形鐵心柱中間的鐵心上。將兩個永磁體圓環分別置于E形鐵心兩側磁軛中，通過兩個永磁磁通和懸浮力繞組磁通相疊加，從而產生比傳統無軸承電機更大的徑向懸浮力。但由于采用兩個圓環永磁體，使得軸向長度增加，從而增加電機體積，提高了生產成本。

發明內容

本發明的目的是為克服現有無軸承永磁薄片電機存在的上述問題，解決使用永磁轉子在運行中的弊端，簡化轉子結構，提出一種結構緊湊、簡單、提高動態工作性能的新型無軸承永磁薄片電機。

本發明一種無軸承永磁薄片電機采用的技術方案是：具有薄片轉子和定子，薄片轉子同軸套在定子內，薄片轉子內部同軸套有圓柱形的磁通收集裝置，磁通收集裝置和薄片轉子之間留有第一徑向氣隙；定子由6根沿圓周方向均勻分布的相同的L型定子鐵心柱組成，L型定子鐵心柱的水平段為徑向水平段、垂直段為軸向垂直段，6個徑向水平段形成定子的凸極；薄片轉子和磁通收集裝置置放在薄片轉子硬塑托盤的盤口內，該盤口頂部是敞口結構，磁通收集裝置底端固定在薄片轉子硬塑托盤的敞口底面正中間，L型定子鐵心柱的徑向水平段的內側面與薄片轉子硬塑托盤的敞口外側面緊密貼合，薄片轉子與薄片轉子硬塑托盤的敞口內側面之間留有第二徑向氣隙；薄片轉子硬塑托盤的正下方是圓柱形永磁體，永磁體的頂端固定連接薄片轉子硬塑托盤底面、底端固定連接定子鐵心磁軛的中心，永磁體沿軸向充磁，底端為N極，頂端為S極；定子鐵心磁軛的外側面與6根L型定子鐵心柱垂直段的內側面緊密貼合固定連接在一起；6根L型定子鐵心柱的軸向垂直段上繞有懸浮力繞組和轉矩繞組。

進一步地，6根L型定子鐵心柱的水平段的軸向長度和磁通收集裝置軸向厚度相同，且大于薄片轉子的軸向厚度，6根L型定子鐵心柱的水平段的頂面、磁通收集裝置的頂面、薄片轉子的頂面三者處于同一徑向平面上，薄片轉子底端與薄片轉子硬塑托盤敞口底面之間留有氣隙。