[發(fā)明專利]混合式磁懸浮電機

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710110758.4
• 申請日: 2017-02-28
• 公開（公告）號: CN106787538B
• 公開（公告）日: 2019-05-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曾勵;朱忠捷;孫沖;李艷;曾志
• 申請（專利權(quán)）人: 揚州大學(xué)
• 主分類號: H02K16/00
• 分類號: H02K16/00;H02K1/14;H02K1/27;H02K11/21;H02K3/28
• 代理公司: 揚州蘇中專利事務(wù)所(普通合伙) 32222
• 代理人: 許必元

1.一種混合式磁懸浮電機，包括前端蓋（1）、后端蓋（6）、電機軸（4）、機架（5），機架（5）前后端分別設(shè)置所述前端蓋（1）、后端蓋（6），電機軸（4）穿過電機轉(zhuǎn)子的中心，其特征是，設(shè)有電機徑向轉(zhuǎn)子（10）、電機徑向定子（2）、電機軸向轉(zhuǎn)子（7）、電機軸向定子（8）；電機轉(zhuǎn)子圓盤徑向設(shè)置所述電機徑向轉(zhuǎn)子（10），轉(zhuǎn)子圓盤軸向兩側(cè)分別設(shè)置電機軸向轉(zhuǎn)子（7），電機軸向轉(zhuǎn)子（7）位于電機徑向轉(zhuǎn)子（10）兩側(cè)，電機徑向轉(zhuǎn)子（10）徑向外側(cè)設(shè)置電機徑向定子（2），電機徑向定子（2）設(shè)置在機架（5）內(nèi)圓周面上；電機軸向轉(zhuǎn)子（7）軸向外圈設(shè)置電機軸向定子（3），電機軸向定子（3）分別設(shè)置在前端蓋（1）、后端蓋（6）上，電機軸向定子（3）與電機軸向轉(zhuǎn)子（7）同心并保持有間隙；電機內(nèi)設(shè)有軸向位移傳感器，徑向位置傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器；

電機轉(zhuǎn)矩控制：根據(jù)檢測到的轉(zhuǎn)子角位置和轉(zhuǎn)速，通過通入不同大小和不同時序的三相電流來起到控制電機轉(zhuǎn)矩的作用，轉(zhuǎn)矩控制采用徑向和軸向雙電機的方式共同驅(qū)動；

電機轉(zhuǎn)軸的懸浮控制：采用單繞組的繞組方式，在電機轉(zhuǎn)矩已經(jīng)得到保證的前提下；對于徑向電機，由于采用了四段圓弧定子繞組單元的形式，分為x,y方向兩對，根據(jù)軸向位移傳感器和徑向位置傳感器檢測到的徑向位移偏差和轉(zhuǎn)子當(dāng)前角位置，差動的改變相對稱圓弧單元通入三相時序電流的大小，來改變磁通密度，產(chǎn)生磁拉力來使得轉(zhuǎn)子回到徑向平衡位置；

對于軸向電機，因為只有一個自由度的偏差需要其控制，即只需要控制軸向位移偏差，根據(jù)軸向位移傳感器所得到的軸向位移偏差來差動的改變左右兩側(cè)軸向定子單元繞組通入的電流大小，來產(chǎn)生向左或者向右的磁拉力來使電機轉(zhuǎn)軸回到其軸向平衡位置，通過徑向電機的徑向懸浮控制和軸向懸浮控制來保證電機轉(zhuǎn)軸的完全懸浮。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合式磁懸浮電機，其特征是，所述前后端蓋（1、6）以及機架（5）裝配而成電機主體，機架（5）為環(huán)形結(jié)構(gòu)，通過定子固定裝置（3）分別將軸向定子（8）安裝在前、后端蓋（1、6）內(nèi)側(cè)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合式磁懸浮電機，其特征是，所述電機軸向定子（8）和徑向定子（8）都是凸極結(jié)構(gòu)，軸向定子（8）和徑向定子（8）均為沿圓周等分為四段圓弧定子單元，每段圓弧定子單元上有三個定子齒，每段圓弧定子單元的三個定子齒上繞裝有一套三相繞組，繞組形式為籠式繞組，同一圓弧定子單元的相繞組對應(yīng)連接有一組按時序變化的電流輸出單元；以此來實現(xiàn)徑向電機的轉(zhuǎn)矩控制，同時四段圓弧定子單元兩兩對稱垂直分布，可以對其進行差動調(diào)節(jié)，使其對稱單元的一端電流增大，另一端電流減小，產(chǎn)生的徑向力與轉(zhuǎn)子徑向力相平衡，使轉(zhuǎn)子懸浮于其回轉(zhuǎn)中心；電機徑向轉(zhuǎn)子（10）與電機軸向轉(zhuǎn)子（7）都使用永磁體。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合式磁懸浮電機，其特征是，電機轉(zhuǎn)矩控制由徑向電機和軸向電機共同控制，通過控制產(chǎn)生時序一致的三相電流通入繞組，使其共同控制電機轉(zhuǎn)矩；其電機轉(zhuǎn)軸徑向偏移的懸浮力控制由差動調(diào)節(jié)單繞組形式的徑向電機來控制；軸向轉(zhuǎn)子單元為對稱分布，通過差動調(diào)節(jié)的方式來平衡電機轉(zhuǎn)軸的軸向位移，使轉(zhuǎn)子軸向懸浮于平衡位置；其軸向偏移通過軸向電機兩側(cè)定子單元通入電流大小差動的調(diào)節(jié)方式來控制電機轉(zhuǎn)軸軸向的穩(wěn)定。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合式磁懸浮電機，其特征是，其特征是，電機軸（4）兩端通過輔助支承（9）與電機本體連接；電機轉(zhuǎn)子部分內(nèi)套電機轉(zhuǎn)軸通過輔助軸承與電機本體緊湊安裝。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合式磁懸浮電機，其特征是，其特征是，在端蓋軸向側(cè)沿圓周方向安裝有所述軸向位移傳感器，在端蓋徑向側(cè)沿圓周方向安裝有所述徑向位置傳感器和所述轉(zhuǎn)速傳感器。