[發明專利]一種三自由度異步型無軸承電機

在審

• 申請號: 201810702159.6
• 申請日: 2018-06-30
• 公開（公告）號: CN108599498A
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 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: H02K17/16
• 分類號: H02K17/16;H02K1/17;H02K3/12;H02N15/00
• 代理公司: 淮安市科文知識產權事務所 32223
• 代理人: 李杰

本發明公開了一種三自由度異步型無軸承電機，包括轉子和定子，所述轉子由轉軸和轉子鐵心組成，所述轉子鐵心的外圓周安裝有轉子導條；所述定子包括沿轉子鐵心徑向向外依次相連的定子鐵心、定子永磁環，以及對稱設置于定子鐵心兩側的軸向控制鐵心、軸向懸浮繞組，所述軸向控制鐵心的外沿對接并貼合定子永磁環外壁，內沿向轉子鐵心延伸并設置有軸向工作氣隙，所述軸向懸浮繞組貼合軸向控制鐵心的外沿內壁，并與定子鐵心間隔設置，所述定子鐵心上繞制有分別位于內層和外層的電機轉矩繞組、徑向懸浮繞組。

技術領域

本發明涉及無軸承和磁懸浮電機制造技術領域，具體涉及一種三自由度異步型無軸承電機。

背景技術

無軸承和磁懸浮電機是上世紀80年代末發展起來的新型高速特種電機，無軸承電機主要分為磁阻型、感應型和異步型無軸承電機三種，與其他兩種相比，異步型無軸承電機轉子無永磁體，結構簡單，轉子強度高，且無磁阻型無軸承電機存在的轉子旋轉時的振動缺點，是最具有工業應用前景的一種無軸承電機。傳統的異步型無軸承電機內部僅存在三個磁場，即轉矩繞組磁場、懸浮繞組磁場和轉子感應磁場，且轉矩繞組磁場極對數P_M和懸浮繞組磁場極對數P_B之間必須滿足P_M=P_B±1的關系，轉矩主要由轉矩繞組磁場和轉子感應磁場作用產生，懸浮力主要由懸浮繞組磁場和轉矩繞組磁場作用產生，轉子導條既要感應出與轉矩繞組磁場極對數相同的磁場，還要感應出與懸浮繞組磁場極對數相同的磁場，造成傳統異步型無軸承電機懸浮力和轉矩之間的解耦控制極為復雜，且轉子導條切割懸浮繞組磁場產生的轉子感應磁場對懸浮力有削弱作用，這兩個固有缺點限制了傳統異步型無軸承電機的工業應用進程。

此外，異步型無軸承電機若要實現五自由度懸浮運行，需要軸向磁懸浮軸承與其配合使用。軸向磁軸承勢必會增加懸浮電機系統的軸向長度，進而降低臨界轉速和功率密度。因此，實現異步型無軸承電機和軸向磁軸承的集成化已成為磁懸浮電機領域的研究熱點。

發明內容

本發明的目的是提供一種結構緊湊，軸向懸浮力、徑向懸浮力和轉矩無耦合的三自由度異步型無軸承電機。

本發明通過以下技術方案實現：

一種三自由度異步型無軸承電機，包括轉子和定子，所述轉子由轉軸和轉子鐵心組成，所述轉子鐵心表面安裝有偶數個轉子導條；所述定子包括沿轉子鐵心徑向向外依次相連的定子鐵心、定子永磁環，以及對稱設置于定子鐵心兩側的軸向控制鐵心、軸向懸浮繞組，所述軸向控制鐵心的外沿對接并貼合定子永磁環外壁，內沿向轉子鐵心延伸并設置有軸向工作氣隙，所述軸向懸浮繞組貼合軸向控制鐵心的外沿內壁，并與定子鐵心間隔設置，所述定子鐵心上繞制有分別位于內層和外層的電機轉矩繞組、徑向懸浮繞組。

本發明的進一步方案是，所述定子鐵心上設置有定子槽，所述電機轉矩繞組、徑向懸浮繞組分別嵌入定子槽中。

本發明的進一步方案是，所述轉子導條、定子永磁環定子永磁環由稀土永磁材料或鐵氧永磁材料制成。

本發明的進一步方案是，所述轉子導條采用分相結構，每相之間相互絕緣，轉子導條的極對數與電機轉矩繞組的極對數相同，與徑向懸浮繞組的極對數不同。

本發明與現有技術相比的優點在于：