[發(fā)明專利]一種轉(zhuǎn)子重力卸載型磁軸承復(fù)合電機(jī)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710497679.3
• 申請(qǐng)日: 2017-06-27
• 公開（公告）號(hào): CN107222131B
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于焰均;項(xiàng)倩雯;張新華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號(hào): H02N15/00
• 分類號(hào): H02N15/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種轉(zhuǎn)子重力卸載型磁軸承復(fù)合電機(jī)，包括外定子、電樞繞組、永磁體、轉(zhuǎn)子、隔磁鋁環(huán)、內(nèi)定子及懸浮控制繞組，電樞繞組繞置在外定子槽中，同時(shí)在轉(zhuǎn)子中嵌入隔磁鋁環(huán)，轉(zhuǎn)子表面的表貼Halbach型永磁陣列，內(nèi)定子具有七個(gè)內(nèi)定子極：兩個(gè)相對(duì)的偏置磁通磁極、四個(gè)徑向懸浮控制極以及一個(gè)重力方向上轉(zhuǎn)子自重卸載極，兩個(gè)偏置磁通磁極表面表貼徑向充磁式永磁體，四個(gè)懸浮控制極上繞置懸浮控制繞組。本發(fā)明可消除傳統(tǒng)磁懸浮電機(jī)中懸浮繞組與電樞繞組之間的耦合，本發(fā)明還能夠很好解決傳統(tǒng)懸浮電機(jī)中轉(zhuǎn)子自重對(duì)懸浮控制的影響，使得轉(zhuǎn)子能夠在不加懸浮控制電流時(shí)，穩(wěn)定工作在中心平衡位置，實(shí)現(xiàn)磁軸承復(fù)合電機(jī)低功耗、穩(wěn)定懸浮。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，尤其涉及一種轉(zhuǎn)子重力卸載型磁軸承復(fù)合電機(jī)。

背景技術(shù)

轉(zhuǎn)子長期穩(wěn)定、可靠運(yùn)行是電機(jī)穩(wěn)定工作的關(guān)鍵問題之一，目前常用的支承有機(jī)械軸承、空氣軸承和磁軸承等。機(jī)械軸承與轉(zhuǎn)軸直接相連，具有磨損嚴(yán)重、使用壽命短等問題；空氣軸承也存在氣路復(fù)雜、支承剛度差；磁軸承利用電流或者永磁體在轉(zhuǎn)軸上產(chǎn)生相應(yīng)的電磁力，能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)子無接觸運(yùn)行，具有可靠性高、無機(jī)械磨損、無須潤滑、能夠適應(yīng)高溫、低溫、真空等特殊環(huán)境。

根據(jù)電磁軸承和電機(jī)在結(jié)構(gòu)上的相似性，在旋轉(zhuǎn)電機(jī)的定子槽中嵌入一套類似于磁軸承中產(chǎn)生懸浮力的懸浮繞組，使得電機(jī)在旋轉(zhuǎn)的同時(shí)又能夠?qū)崿F(xiàn)自懸浮功能，這就是傳統(tǒng)的磁懸浮電機(jī)。

而對(duì)于傳統(tǒng)的磁懸浮電機(jī)，懸浮繞組和電樞繞組都被同時(shí)疊繞在定子槽中，當(dāng)兩種繞組通電后會(huì)產(chǎn)生比較大的耦合，為了能夠提高傳統(tǒng)懸浮電機(jī)的控制精度，必須對(duì)懸浮繞組和電樞繞組進(jìn)行解耦控制，從而加大電機(jī)的控制成本。

為了減小懸浮繞組和電樞繞組之間的耦合，學(xué)者們進(jìn)行了大量的研究工作，如中國專利“一種無軸承永磁同步電機(jī)解耦控制器的構(gòu)造方法(CN102790576A)”將無軸承永磁同步電機(jī)及其負(fù)載作為一個(gè)整體組成復(fù)合被控對(duì)象，用支持向量機(jī)加積分器構(gòu)成支持向量機(jī)逆實(shí)現(xiàn)無軸承永磁同步電機(jī)徑向懸浮力與轉(zhuǎn)速之間的動(dòng)態(tài)解耦；中國專利“一種雙定子無軸承磁通反向電機(jī)(CN106411081A)”將懸浮繞組與電樞繞組分開放置，外定子槽中僅放置電樞繞組，且每個(gè)定子槽的底部貼有一對(duì)用來產(chǎn)生勵(lì)磁磁場的永磁體，內(nèi)定子上等間隔設(shè)置有兩個(gè)x和y軸方向的懸浮繞組；中國專利“一種雙定子磁懸浮開關(guān)磁阻啟動(dòng)/發(fā)電機(jī)(CN103618424A)”采用雙定子結(jié)構(gòu)，懸浮繞組與電樞繞組相互分開放置，解決啟動(dòng)/發(fā)電功能轉(zhuǎn)子懸浮功能之間的耦合問題，但以上專利中懸浮繞組與電樞繞組都沒有做到完全解耦。

磁懸浮電機(jī)通過懸浮繞組通電產(chǎn)生懸浮力來克服轉(zhuǎn)子的重力和外部擾動(dòng)，保證轉(zhuǎn)子穩(wěn)定工作在中心平衡位置，若電機(jī)無負(fù)載時(shí)，懸浮繞組也必須通入控制電流來克服轉(zhuǎn)子的自重，造成懸浮電機(jī)功耗增大。

為了克服轉(zhuǎn)子重力造成懸浮電機(jī)功耗增大的問題，中國專利“一種低功耗單穩(wěn)態(tài)零重力作用徑向磁軸承(CN101737425A)”在轉(zhuǎn)子重力方向采用四個(gè)半圓環(huán)，轉(zhuǎn)子上部的兩個(gè)半圓環(huán)產(chǎn)生吸引力，轉(zhuǎn)子下部的兩個(gè)半圓環(huán)產(chǎn)生排斥力，該種結(jié)構(gòu)解決了磁懸浮轉(zhuǎn)軸的重力和功耗問題，使得轉(zhuǎn)子在靜態(tài)條件下穩(wěn)定工作在工作點(diǎn)；中國專利“具有反重力磁懸浮軸承的超高效空芯直驅(qū)發(fā)電設(shè)備(CN101285453)”利用稀土永磁磁鋼的高剩磁和矯頑力和磁鋼同性相斥的特點(diǎn)，將同性的兩塊環(huán)形磁鋼相對(duì)排列，通過斥力來抵消風(fēng)輪矩陣由于重力帶來的摩擦力；中國專利“磁懸浮支撐系統(tǒng)與磁懸浮軸承、復(fù)式磁懸浮軸承、磁力定心軸承及轉(zhuǎn)子偏磁減重力裝置(CN102118125A)”將轉(zhuǎn)子偏磁減重裝置對(duì)稱地分布在電機(jī)兩側(cè)的轉(zhuǎn)子軸桿上來克服轉(zhuǎn)子的重力影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了一種轉(zhuǎn)子重力卸載型磁軸承復(fù)合電機(jī)，能夠很好解決轉(zhuǎn)子重力造成懸浮電機(jī)功耗增大、懸浮繞組與電樞繞組之間的耦合強(qiáng)等問題，同時(shí)縮短電機(jī)軸向長度，實(shí)現(xiàn)體積小，功耗低的磁軸承復(fù)合電機(jī)。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種轉(zhuǎn)子重力卸載型磁軸承復(fù)合電機(jī)，從外向內(nèi)依次由外定子、轉(zhuǎn)子和內(nèi)定子構(gòu)成，且三者同心分布；