[發明專利]一種軸向單自由度無軸承異步電機

有效

• 申請號: 201810719218.0
• 申請日: 2018-06-30
• 公開（公告）號: CN108599501B
• 公開（公告）日: 2020-05-26
• 發明（設計）人: 張濤;劉欣鳳;王業琴;倪偉;桑英軍;夏鑫;丁衛紅
• 申請（專利權）人: 淮陰工學院
• 主分類號: H02K17/16
• 分類號: H02K17/16;H02K1/27;H02K3/04;H02N15/00
• 代理公司: 淮安市科文知識產權事務所 32223
• 代理人: 李杰

本發明公開了一種軸向單自由度無軸承異步電機，所述轉子由從內向外同軸依次相連的轉軸、軸向轉子鐵心、徑向轉子鐵心組成，所述徑向轉子鐵心的外圓周通過徑向磁化的永磁環連接有軸向轉子鐵心，所述軸向轉子鐵心的兩端分別均勻設置有數個導條或繞組；所述定子包括對稱設置于轉子兩側的兩個定子鐵心，每一個定子鐵心由軸向部和徑向部組成，所述軸向部的內端均勻設置有懸浮繞組和轉矩繞組，所述轉軸延伸至定子鐵心的徑向部外側。該電機控制簡單，懸浮控制、轉矩控制相互獨立，并可產生穩定軸向懸浮力的軸向單自由度無軸承異步電機，為特種電氣傳動提供新的解決方案。

技術領域

本發明涉及電機制造技術領域，具體涉一種軸向單自由度無軸承異步電機。

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。

要實現轉子五自由度穩定懸浮，需要由一個軸向磁軸承+一個徑向兩自由度磁軸承+一個兩自由度無軸承異步電機、或一個軸向磁軸承+兩個兩自由度無軸承異步電機、或一個兩自由度無軸承異步電機+一個三自由度磁軸承組成五自由度懸浮驅動系統，在這三種結構中都不可避免的需要一個軸向懸浮控制單元，而這個單元并不產生旋轉轉矩，造成五自由度無軸承異步電機系統軸向長度長，臨界轉速高，功率密度低，難以實現更大功率更高速度旋轉，且體積大，造價高。

因此，研究一種軸向懸浮功能于一體的無軸承異步電機對減小無軸承異步電機體積與造價，對促進無軸承異步電機工業應用進程發展具有重要意義。

發明內容

本發明的目的是克服現有的無軸承異步電機的不足，提供一種具備軸向懸浮功能的無軸承異步電機，為特種電氣傳動提供新的解決方案。

本發明通過以下技術方案實現：

一種軸向單自由度無軸承異步電機，包括轉子和定子，所述轉子由從內向外同軸依次相連的轉軸、軸向轉子鐵心、徑向轉子鐵心組成，所述徑向轉子鐵心的外圓周通過徑向磁化的永磁環連接有軸向轉子鐵心，所述軸向轉子鐵心的兩端分別均勻設置有偶數個導條或繞組；所述定子包括對稱設置于轉子兩側的兩個定子鐵心，每一個定子鐵心由軸向部和徑向部組成，所述軸向部的內端均勻設置有懸浮繞組和轉矩繞組，所述轉軸延伸至定子鐵心的徑向部外側。

本發明的進一步方案是，所述懸浮繞組位于轉矩繞組相對于轉子的外側，所述轉矩繞組的極對數和懸浮繞組的極對數不等，和導條或繞組的極對數相同，且為偶數。

本發明的進一步方案是，所述永磁環采用稀土永磁體或鐵氧體永磁體制成。

本發明與現有技術相比的優點在于：

由一個位于軸向轉子鐵心與徑向轉子鐵心之間的沿徑向磁化的永磁環提供靜態偏置磁通，懸浮繞組由直流電源供電，左右兩側的懸浮繞組通電方向相同，產生軸向懸浮控制磁通，通過位移傳感器閉環控制，實現轉子的軸向穩定懸浮，而轉矩是由轉矩繞組磁場和轉子感應磁場相互作用產生，懸浮控制與轉矩控制相互獨立；轉子籠型導條或轉子繞組為偶數，采用分相結構，籠型導條的極對數與轉矩繞組極對數相同，其切割轉矩繞組磁場、懸浮繞組磁場和永磁體磁場，只產生與轉矩繞組磁場極對數相同的感應磁場。因此，該電機控制簡單，懸浮控制、轉矩控制相互獨立，并可產生穩定軸向懸浮力的軸向單自由度無軸承異步電機，為特種電氣傳動提供新的解決方案。

附圖說明

圖1為本發明軸向結構及磁通示意圖。

圖2為本發明在位置A處的左視圖。

圖3為本發明在位置B處的右視圖。

具體實施方式