一種雙繞組模塊化定子永磁型磁通切換無軸承電機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種無軸承電機(jī)，尤其涉及一種雙繞組模塊化定子永磁型磁通切換無軸承電機(jī)，屬于電機(jī)制造控制領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技的迅速發(fā)展，以及軍事高科技領(lǐng)域工業(yè)生產(chǎn)、航空航天、醫(yī)療設(shè)備、生活等領(lǐng)域的需要，對高速、超高速電機(jī)有了越來越迫切的需求。然而普通電機(jī)的高速運(yùn)行必定會增大轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)摩擦阻力，加劇了機(jī)械振動和噪音，加快軸承磨損速度，同時也引起繞組發(fā)熱溫度升高。傳統(tǒng)的機(jī)械軸承需要日常的潤滑和維護(hù)，而在一些有毒、太空等應(yīng)用領(lǐng)域根本無法得到有效維護(hù)，而采用氣浮或液浮軸承支承的高速電機(jī)雖然降低了轉(zhuǎn)子和軸承之間的摩擦，但是需要采用專門的氣浮和液浮設(shè)備，造成控制系統(tǒng)龐大，成本增加，直至19世紀(jì)60年代提出的磁懸浮軸承能夠有效解決以上眾多問題，但是由于制作成本大、體積大等原因很大程度限制它的應(yīng)用領(lǐng)域。為了解決這些問題，國內(nèi)外科研人員加大了對此領(lǐng)域研宄，直到1996年，瑞士蘇黎世聯(lián)邦工學(xué)院的N.Barletta創(chuàng)造性的研制出無軸承永磁薄片電機(jī)實驗樣機(jī)，該電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，可以大大降低控制系統(tǒng)的費(fèi)用，使得無軸承電機(jī)技術(shù)在軍事高科技領(lǐng)域工業(yè)生產(chǎn)、航空航天、醫(yī)療設(shè)備特種傳動領(lǐng)域的應(yīng)用成為可能。
[0003]無軸承電機(jī)是集旋轉(zhuǎn)驅(qū)動和磁軸承功能于一體的新型電機(jī)，它不僅克服了磁軸承電機(jī)的諸多局限，還具有臨界轉(zhuǎn)速高、體積小、轉(zhuǎn)速高、精度高、壽命長，輸出功率大等優(yōu)點?？v觀國內(nèi)外發(fā)表的文獻(xiàn)，采用無軸承技術(shù)的電機(jī)類型主要有異步電機(jī)、磁阻電機(jī)和永磁同步電機(jī)(均指永磁體置于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子永磁式結(jié)構(gòu)，下同)。定子永磁式磁通切換電機(jī)(Permanent Magnet Flux-Switching Machine，PMFS)既具備磁通反向永磁電機(jī)(Flux-Reversal Permanent Magnet Machine，F(xiàn)RPM)和雙凸極永磁電機(jī)(Doubly-SalientPermanent Magnet，DSPM)結(jié)構(gòu)簡單，同時又具備轉(zhuǎn)子永磁型電機(jī)空載磁鏈為雙極性的優(yōu)點。具有聚磁效應(yīng)，使得氣隙磁場可以設(shè)計得很大(可達(dá)2.5T)，導(dǎo)致其在定子外徑相同的條件下，轉(zhuǎn)矩和功率都可以高于以上兩種定子永磁型電機(jī)，功率密度大永磁磁場和電樞反應(yīng)磁場從磁路上說是并聯(lián)的，使得永磁體具有很強(qiáng)的抗退磁能力。因此定子永磁型無軸承電機(jī)無疑將是一個很好的研宄方向。
[0004]無軸承開關(guān)磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，魯棒性好，定子采用凸極結(jié)構(gòu)，繞組為集中繞組，轉(zhuǎn)子上無繞組。制造維護(hù)方便，高速適應(yīng)性好。損耗較小，效率較高；轉(zhuǎn)子不存在勵磁和轉(zhuǎn)差損耗。調(diào)速性能好，其可控參數(shù)多制造和維護(hù)方便，適用于高溫等惡劣環(huán)境，但是無軸承開關(guān)磁阻電機(jī)的功率密度和效率難以進(jìn)一步提高，相比之下定子永磁式磁通切換電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、高功率密度、高效率，并且將永磁體置于電機(jī)定子上，不需要保護(hù)裝置因而具有很好的散熱性和機(jī)械牢固性。
[0005]綜上，定子永磁型磁通切換無軸承電機(jī)，具有無軸承開關(guān)磁阻電機(jī)和定子永磁式電機(jī)優(yōu)點，即轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡單適合高速運(yùn)轉(zhuǎn)、可靠性高、轉(zhuǎn)矩輸出能力強(qiáng)、轉(zhuǎn)矩密度大，且永磁體置于定子易散熱和穩(wěn)固，克服了傳統(tǒng)轉(zhuǎn)子永磁式電機(jī)的缺點具有很高的理論研宄意義和實用價值。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是針對【背景技術(shù)】的不足提供了一種雙繞組模塊化定子永磁型磁通切換無軸承電機(jī)。
[0007]本實用新型為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案:
[0008]一種雙繞組模塊化定子永磁型磁通切換無軸承電機(jī)，包括轉(zhuǎn)子鐵心、定子鐵心、12個電樞繞組線圈、12個懸浮繞組線圈；所述定子鐵心由12個E形導(dǎo)磁鐵心和12個永磁體交替拼接組成，所述E形導(dǎo)磁鐵心中間凸出的齒為容錯齒，為懸浮繞組和電樞繞組線圈提供回路實現(xiàn)了磁路解耦，所述電樞繞組線圈套裝在與其一一對應(yīng)的永磁體上，用于產(chǎn)生機(jī)械轉(zhuǎn)矩；所述懸浮繞組線圈橫跨在與其一一對應(yīng)的容錯齒兩側(cè)，用來產(chǎn)生懸浮力。
[0009]作為本實用新型一種雙繞組模塊化定子永磁型磁通切換無軸承電機(jī)的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述定子鐵心和轉(zhuǎn)子鐵心均為凸極結(jié)構(gòu)。
[0010]作為本實用新型一種雙繞組模塊化定子永磁型磁通切換無軸承電機(jī)的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述永磁體采用交替充磁，即相鄰永磁體充磁方向相反。
[0011]作為本實用新型一種雙繞組模塊化定子永磁型磁通切換無軸承電機(jī)的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述電樞繞組線圈和懸浮繞組線圈均采用集中式分布繞組，均勻的分布在永磁體和容錯齒兩側(cè)。
[0012]作為本實用新型一種雙繞組模塊化定子永磁型磁通切換無軸承電機(jī)的進(jìn)一步優(yōu)選方案，12個電樞繞組線圈中，同相電樞繞組線圈相互串聯(lián)起來，不同相的電樞繞組線圈在空間位置互差30度。
[0013]本實用新型采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:
[0014]1.本實用新型磁體置于定子易于散熱，具有聚磁效應(yīng)，使得氣隙磁場可以設(shè)計得很大，而且轉(zhuǎn)矩和功率大。
[0015]2.本實用新型定子鐵心由包含容錯齒的E形導(dǎo)磁鐵心組成，容錯齒起著電機(jī)相間物理隔離作用，實現(xiàn)電機(jī)電樞繞組和懸浮繞組的磁路解耦。
[0016]3.本實用新型電機(jī)中的電樞繞組線圈和懸浮繞組線圈兩套繞組都采用集中式繞組，端部較短、損耗較低、效率高，且減小了電機(jī)軸向長度，提高了功率密度。
[0017]4.本實用新型轉(zhuǎn)子上既無繞組又無永磁體，具有結(jié)構(gòu)簡單、轉(zhuǎn)子堅固、功率密度高、效率高等優(yōu)點。
[0018]5.本實用新型轉(zhuǎn)子采用斜槽使可以解決反電勢非正弦問題。
[0019]6.本實用新型能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時弱磁控制。
[0020]7.本實用新型在結(jié)構(gòu)上保留了無軸承開關(guān)磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊、簡單、容錯性能和魯棒性能好的優(yōu)勢。
【附圖說明】
[0021]圖1是本實用新型提出的一種雙繞組模塊化定子永磁型磁通切換無軸承電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖