一种双绕组模块化定子永磁型磁通切换无轴承电机的制作方法

文档序号:8700003
一种双绕组模块化定子永磁型磁通切换无轴承电机的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种无轴承电机,尤其涉及一种双绕组模块化定子永磁型磁通切换无轴承电机,属于电机制造控制领域。
【背景技术】
[0002]随着科技的迅速发展,以及军事高科技领域工业生产、航空航天、医疗设备、生活等领域的需要,对高速、超高速电机有了越来越迫切的需求。然而普通电机的高速运行必定会增大转子运转摩擦阻力,加剧了机械振动和噪音,加快轴承磨损速度,同时也引起绕组发热温度升高。传统的机械轴承需要日常的润滑和维护,而在一些有毒、太空等应用领域根本无法得到有效维护,而采用气浮或液浮轴承支承的高速电机虽然降低了转子和轴承之间的摩擦,但是需要采用专门的气浮和液浮设备,造成控制系统庞大,成本增加,直至19世纪60年代提出的磁悬浮轴承能够有效解决以上众多问题,但是由于制作成本大、体积大等原因很大程度限制它的应用领域。为了解决这些问题,国内外科研人员加大了对此领域研宄,直到1996年,瑞士苏黎世联邦工学院的N.Barletta创造性的研制出无轴承永磁薄片电机实验样机,该电机结构简单,可以大大降低控制系统的费用,使得无轴承电机技术在军事高科技领域工业生产、航空航天、医疗设备特种传动领域的应用成为可能。
[0003]无轴承电机是集旋转驱动和磁轴承功能于一体的新型电机,它不仅克服了磁轴承电机的诸多局限,还具有临界转速高、体积小、转速高、精度高、寿命长,输出功率大等优点。纵观国内外发表的文献,采用无轴承技术的电机类型主要有异步电机、磁阻电机和永磁同步电机(均指永磁体置于转子的转子永磁式结构,下同)。定子永磁式磁通切换电机(Permanent Magnet Flux-Switching Machine,PMFS)既具备磁通反向永磁电机(Flux-Reversal Permanent Magnet Machine,FRPM)和双凸极永磁电机(Doubly-SalientPermanent Magnet,DSPM)结构简单,同时又具备转子永磁型电机空载磁链为双极性的优点。具有聚磁效应,使得气隙磁场可以设计得很大(可达2.5T),导致其在定子外径相同的条件下,转矩和功率都可以高于以上两种定子永磁型电机,功率密度大永磁磁场和电枢反应磁场从磁路上说是并联的,使得永磁体具有很强的抗退磁能力。因此定子永磁型无轴承电机无疑将是一个很好的研宄方向。
[0004]无轴承开关磁阻电机结构简单,鲁棒性好,定子采用凸极结构,绕组为集中绕组,转子上无绕组。制造维护方便,高速适应性好。损耗较小,效率较高;转子不存在励磁和转差损耗。调速性能好,其可控参数多制造和维护方便,适用于高温等恶劣环境,但是无轴承开关磁阻电机的功率密度和效率难以进一步提高,相比之下定子永磁式磁通切换电机具有结构简单、高功率密度、高效率,并且将永磁体置于电机定子上,不需要保护装置因而具有很好的散热性和机械牢固性。
[0005]综上,定子永磁型磁通切换无轴承电机,具有无轴承开关磁阻电机和定子永磁式电机优点,即转子结构简单适合高速运转、可靠性高、转矩输出能力强、转矩密度大,且永磁体置于定子易散热和稳固,克服了传统转子永磁式电机的缺点具有很高的理论研宄意义和实用价值。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型所要解决的技术问题是针对【背景技术】的不足提供了一种双绕组模块化定子永磁型磁通切换无轴承电机。
[0007]本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案:
[0008]一种双绕组模块化定子永磁型磁通切换无轴承电机,包括转子铁心、定子铁心、12个电枢绕组线圈、12个悬浮绕组线圈;所述定子铁心由12个E形导磁铁心和12个永磁体交替拼接组成,所述E形导磁铁心中间凸出的齿为容错齿,为悬浮绕组和电枢绕组线圈提供回路实现了磁路解耦,所述电枢绕组线圈套装在与其一一对应的永磁体上,用于产生机械转矩;所述悬浮绕组线圈横跨在与其一一对应的容错齿两侧,用来产生悬浮力。
[0009]作为本实用新型一种双绕组模块化定子永磁型磁通切换无轴承电机的进一步优选方案,所述定子铁心和转子铁心均为凸极结构。
[0010]作为本实用新型一种双绕组模块化定子永磁型磁通切换无轴承电机的进一步优选方案,所述永磁体采用交替充磁,即相邻永磁体充磁方向相反。
[0011]作为本实用新型一种双绕组模块化定子永磁型磁通切换无轴承电机的进一步优选方案,所述电枢绕组线圈和悬浮绕组线圈均采用集中式分布绕组,均匀的分布在永磁体和容错齿两侧。
[0012]作为本实用新型一种双绕组模块化定子永磁型磁通切换无轴承电机的进一步优选方案,12个电枢绕组线圈中,同相电枢绕组线圈相互串联起来,不同相的电枢绕组线圈在空间位置互差30度。
[0013]本实用新型采用以上技术方案与现有技术相比,具有以下技术效果:
[0014]1.本实用新型磁体置于定子易于散热,具有聚磁效应,使得气隙磁场可以设计得很大,而且转矩和功率大。
[0015]2.本实用新型定子铁心由包含容错齿的E形导磁铁心组成,容错齿起着电机相间物理隔离作用,实现电机电枢绕组和悬浮绕组的磁路解耦。
[0016]3.本实用新型电机中的电枢绕组线圈和悬浮绕组线圈两套绕组都采用集中式绕组,端部较短、损耗较低、效率高,且减小了电机轴向长度,提高了功率密度。
[0017]4.本实用新型转子上既无绕组又无永磁体,具有结构简单、转子坚固、功率密度高、效率高等优点。
[0018]5.本实用新型转子采用斜槽使可以解决反电势非正弦问题。
[0019]6.本实用新型能够实现电机在高速运转时弱磁控制。
[0020]7.本实用新型在结构上保留了无轴承开关磁阻电机结构紧凑、简单、容错性能和鲁棒性能好的优势。
【附图说明】
[0021]图1是本实用新型提出的一种双绕组模块化定子永磁型磁通切换无轴承电机的结构示意图
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