[發明專利]混合式磁懸浮電機

有效

• 申請號: 201710110758.4
• 申請日: 2017-02-28
• 公開（公告）號: CN106787538B
• 公開（公告）日: 2019-05-03
• 發明（設計）人: 曾勵;朱忠捷;孫沖;李艷;曾志
• 申請（專利權）人: 揚州大學
• 主分類號: H02K16/00
• 分類號: H02K16/00;H02K1/14;H02K1/27;H02K11/21;H02K3/28
• 代理公司: 揚州蘇中專利事務所(普通合伙) 32222
• 代理人: 許必元

混合式磁懸浮電機，包括前后端蓋、機架、電機徑向轉子、電機徑向定子，電機軸向轉子、電機軸向定子、電機軸、輔助軸承和檢測系統。電機徑向轉子和軸向轉子布置在轉子圓盤上，電機轉子部分內套電機轉軸通過輔助軸承與電機本體緊湊安裝，端蓋兩側裝有電機軸向定子繞組，徑向定子繞組安裝在機架內側，機架與前后端蓋緊湊安裝。電機內設有軸向位移傳感器，徑向位置傳感器和轉速傳感器。電機定子繞組采用單繞組的方式來控制電機轉矩和徑向懸浮位置穩定。本發明通過磁懸浮技術來實現了轉子與定子的無接觸無摩擦，無磨損支承，直接通過電磁轉矩驅動車輪旋轉，縮短傳動鏈，提高驅動效率。采用了單繞組的繞組形式，簡化了電機結構，降低了制造成本，同時采用徑向軸向雙電機的模式增大了電磁轉矩，具有更好的經濟效益和較大的性能提升。

技術領域

本發明涉及一種新型的磁懸浮電機，采用磁懸浮感應原理，具體設計一種混合式磁懸浮電機。

背景技術

磁懸浮電機是采用磁懸浮技術來平衡電機轉軸的軸向力和徑向力以穩定電機轉軸位置，通過電磁力的磁力約束來替代傳統軸承的機械約束，實現了轉子與定子的無接觸無摩擦，無磨損支承。作為磁懸浮電機的一種形式，混合式磁懸浮電機是采用電磁永磁混合的方式來達到減少能源消耗的作用。一般的磁懸浮電機采用雙套繞組，一套繞組控制懸浮力來平衡轉子的徑向力，一套繞組控制電機轉矩，以此來實現電機的懸浮轉矩雙重控制。但是其繞組結構相對復雜，導致了成本的提高，并且由于多套繞組的相互磁力干擾，會對電機的平穩運轉產生影響，對控制的要求也相對較高。

發明內容

本發明公開了一種混合式磁懸浮電機，本發明的目的是提供一種新型的混合式磁懸浮電機結構以及繞組結構。其目的是為了簡化磁懸浮電機結構，同時由于采用了徑向軸向雙電機的方式，提高了電機轉矩。徑向電機采用了單繞組的繞組方式，減少了制造成本，降低了控制難度。

本發明提出了一種采用徑向軸向雙電機模式的混合式磁懸浮電機，其電機轉子都置于轉子圓盤上，其轉子為永磁體。定子繞組分別置于環形機架四周和前后端蓋內側，軸向電機采用盤式電機的工作原理，同時由于軸向電機定子繞組分為兩個相同部分分別置于前后端蓋內側，可以通過差動調節兩側定子繞組通電電流大小的方式來平衡電機的軸向力以此來平衡轉子的軸向位移。其徑向電機采用單定子繞組的方式。只使用一套繞組來同時控制電機的轉矩和徑向懸浮控制。徑向定子單元安裝在環形機架上，分為四段圓弧徑向定子單元，每個定子單元上含有三個定子齒，通入三相時序電流，同時四段圓弧徑向定子單元為對稱垂直分布，可以通過差動調節的方式，差動的改變相對單元的電流大小，以此來平衡電機轉軸的徑向力。同時由于通入三相時序電流，同時可以控制電機轉矩。

所述電機本體內部裝有檢測系統，包括有軸向位移傳感器，徑向位置傳感器和轉速傳感器，在端蓋軸向側沿圓周方向安裝有軸向位移傳感器，在端蓋徑向側沿圓周方向安裝有徑向位置傳感器和轉速傳感器。可以檢測到電機轉軸穩定控制所必需的信號數據。檢測裝置安裝在對應位置的定子單元上。

所述電機的定子單元都是凸極結構，沿圓周方向等距分布定子凸極，定子凸極上繞裝有繞組。其徑向電機定子凸極共有12個，分為四段圓弧定子單元，每段圓弧定子單元上有三個定子凸極，通入三相時序電流。其軸向定子凸極與徑向定子凸極分布位置在電機剖面方向上一致，其凸極數量也與徑向定子凸極一致。軸向電機的轉子單元和徑向電機的轉子單元都采用永磁體，其磁極結構在電機剖面方向上也一致。本發明采用表貼式永磁體。其徑向有四個表貼式永磁體，其磁極極性以N-S-N-S的方式排布，四個表貼式永磁體等距分布。其軸向有8個表貼式永磁體，左右兩側各4個，磁極排布方式與徑向轉子一樣，且等距布置。軸向和徑向的12個永磁體分為3組，每組4個，沿圓周方向等距分布。磁極排布順序一致，且電機剖面方向位置一致。

所述電機的定子繞組在徑向一共有12個，在軸向有24個，徑向定子繞組每3個分為一段定子圓弧單元。通入三相時序電流，軸向分為左側12個和右側12個，與徑向通電方式一致。其左右側通入的時序電流也是一致的。