[發明專利]一種定子永磁式薄片型無軸承開關磁阻電機

有效

• 申請號: 201810702158.1
• 申請日: 2018-06-30
• 公開（公告）號: CN108847725B
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發明（設計）人: 張濤;陳萬;魯慶;丁祖軍;丁衛紅;唐中一;王業琴
• 申請（專利權）人: 淮陰工學院
• 主分類號: H02K1/12
• 分類號: H02K1/12;H02K1/22;H02N15/00
• 代理公司: 32223 淮安市科文知識產權事務所
• 代理人: 李鋒

本發明公開了一種定子永磁式薄片型無軸承開關磁阻電機，包括定子和轉子，所述轉子的邊部設置有轉子齒，所述定子由定子鐵心、第一導磁橋、永磁體、第二導磁橋組成，所述定子鐵心成環形，其內圈均勻布置有數個懸浮齒，相鄰兩個懸浮齒之間的定子鐵心內圈均勻布置有數個轉矩齒，所述懸浮齒和轉矩齒上分別繞制有懸浮繞組、轉矩繞組；所述轉子同軸設置于定子鐵心內腔，所述轉子齒與懸浮齒、轉矩齒間隔設置形成徑向工作氣隙，所述轉子上同軸設置有中心孔；所述第二導磁橋由中心柱，以及均勻分布在中心柱同一圓周上的數根導磁臂組成，每根導磁臂上經永磁體連接有貼合定子鐵心的第一導磁橋，所述中心柱插入中心孔，二者間隔設置形成中心工作氣隙。

技術領域

本發明涉及電機制造技術領域，具體涉及一種定子永磁式薄片型無軸承開關磁阻電機。

背景技術

無軸承電機具有無摩擦、磨損、無需潤滑和密封，易于實現更高轉速和更大功率運行，在航空航天、渦輪分子泵、飛輪儲能、密封泵、高速電主軸等領域具有廣闊的應用前景。無軸承電機主要分為無軸承異步（感應）電機、無軸承永磁同步電機和無軸承開關磁阻電機三種。特別是其中的無軸承開關磁阻電機具有結構簡單，機械強度高、控制靈活、容錯性能和魯棒性好等優勢，在電動汽車、航空航天、家用電器等領域具有廣闊的應用前景。

傳統的無軸承開關磁阻電機是將磁軸承產生懸浮力的繞組集成到開關磁阻電機定子槽中,每個定子齒上均繞制兩套繞組，即懸浮繞組和轉矩繞組，且兩者的極對數需滿足P_M=P_B±1的關系時，通過協調控制轉矩繞組和懸浮繞組電流，產生懸浮繞組磁場和轉矩繞組磁場，兩者相互疊加，使轉子一側氣隙磁場增強，而相反方向的氣隙磁場減弱來獲得指向氣隙磁場增強方向的徑向懸浮力，轉矩控制和懸浮控制之間存在強耦合。此外要實現轉子五自由度穩定懸浮，必須采用軸向單自由度磁軸承、徑向兩自由度磁軸承、三自由度徑向-軸向磁軸承和兩自由度無軸承開關磁阻電機任意組合成五自由度無軸承開關磁阻電機驅動系統，體積龐大，軸向長度長，臨界轉速高，難以體現無軸承電機技術高轉速和高功率密度的優勢。

發明內容

本發明的目的是克服現有的無軸承開關磁阻電機的不足，提供一種結構緊湊，懸浮控制與轉矩控制相互獨立，徑向主動控制，而軸向被動控制的一種定子永磁式薄片型無軸承開關磁阻電機。

本發明通過以下技術方案實現：

一種定子永磁式薄片型無軸承開關磁阻電機，包括定子和轉子，所述轉子的邊部設置有轉子齒，所述定子由定子鐵心、第一導磁橋、永磁體、第二導磁橋組成，所述定子鐵心成環形，其內圈均勻布置有四個懸浮齒，相鄰兩個懸浮齒之間的定子鐵心內圈均勻布置有數個轉矩齒，所述懸浮齒和轉矩齒上分別繞制有懸浮繞組、轉矩繞組；所述轉子同軸設置于定子鐵心內腔，所述轉子齒與懸浮齒、轉矩齒間隔設置形成徑向工作氣隙，所述轉子上同軸設置有中心孔；所述第二導磁橋由中心柱，以及均勻分布在中心柱同一圓周上的數根導磁臂組成，每根導磁臂上經永磁體連接有貼合定子鐵心的第一導磁橋，所述中心柱插入中心孔，其外壁與中心孔內壁間隔設置形成中心工作氣隙。

本發明的進一步方案是，所述中心柱為外端粗、內端細的臺階形，所述數根導磁臂連接于中心柱內端的同一圓周；所述中心柱的外端插入中心孔，所述中心柱的外端、轉子、定子鐵心的軸向厚度相等，且轉子的徑向長度大于軸向厚度。

本發明的進一步方案是，所述懸浮齒的寬度大于轉矩齒的寬度，且懸浮齒的寬度大于電機一個極距；所述懸浮齒與轉子齒之間的徑向工作氣隙小于定子轉矩齒與轉子齒之間的徑向工作氣隙。

本發明與現有技術相比的優點在于：