[发明专利]一种轴向单自由度无轴承异步电机

说明书

本发明公开了一种轴向单自由度无轴承异步电机，所述转子由从内向外同轴依次相连的转轴、轴向转子铁心、径向转子铁心组成，所述径向转子铁心的外圆周通过径向磁化的永磁环连接有轴向转子铁心，所述轴向转子铁心的两端分别均匀设置有数个导条或绕组；所述定子包括对称设置于转子两侧的两个定子铁心，每一个定子铁心由轴向部和径向部组成，所述轴向部的内端均匀设置有悬浮绕组和转矩绕组，所述转轴延伸至定子铁心的径向部外侧。该电机控制简单，悬浮控制、转矩控制相互独立，并可产生稳定轴向悬浮力的轴向单自由度无轴承异步电机，为特种电气传动提供新的解决方案。

技术领域

本发明涉及电机制造技术领域，具体涉一种轴向单自由度无轴承异步电机。

背景技术

无轴承电机具有无摩擦、磨损、无需润滑和密封，易于实现更高转速和更大功率运行，在航空航天、涡轮分子泵、飞轮储能、密封泵、高速电主轴等领域具有广阔的应用前景。无轴承电机主要分为无轴承异步（感应）电机、无轴承永磁同步电机和无轴承开关磁阻电机三种。

要实现转子五自由度稳定悬浮，需要由一个轴向磁轴承+一个径向两自由度磁轴承+一个两自由度无轴承异步电机、或一个轴向磁轴承+两个两自由度无轴承异步电机、或一个两自由度无轴承异步电机+一个三自由度磁轴承组成五自由度悬浮驱动系统，在这三种结构中都不可避免的需要一个轴向悬浮控制单元，而这个单元并不产生旋转转矩，造成五自由度无轴承异步电机系统轴向长度长，临界转速高，功率密度低，难以实现更大功率更高速度旋转，且体积大，造价高。

因此，研究一种轴向悬浮功能于一体的无轴承异步电机对减小无轴承异步电机体积与造价，对促进无轴承异步电机工业应用进程发展具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是克服现有的无轴承异步电机的不足，提供一种具备轴向悬浮功能的无轴承异步电机，为特种电气传动提供新的解决方案。

本发明通过以下技术方案实现：

一种轴向单自由度无轴承异步电机，包括转子和定子，所述转子由从内向外同轴依次相连的转轴、轴向转子铁心、径向转子铁心组成，所述径向转子铁心的外圆周通过径向磁化的永磁环连接有轴向转子铁心，所述轴向转子铁心的两端分别均匀设置有偶数个导条或绕组；所述定子包括对称设置于转子两侧的两个定子铁心，每一个定子铁心由轴向部和径向部组成，所述轴向部的内端均匀设置有悬浮绕组和转矩绕组，所述转轴延伸至定子铁心的径向部外侧。

本发明的进一步方案是，所述悬浮绕组位于转矩绕组相对于转子的外侧，所述转矩绕组的极对数和悬浮绕组的极对数不等，和导条或绕组的极对数相同，且为偶数。

本发明的进一步方案是，所述永磁环采用稀土永磁体或铁氧体永磁体制成。

本发明与现有技术相比的优点在于：

由一个位于轴向转子铁心与径向转子铁心之间的沿径向磁化的永磁环提供静态偏置磁通，悬浮绕组由直流电源供电，左右两侧的悬浮绕组通电方向相同，产生轴向悬浮控制磁通，通过位移传感器闭环控制，实现转子的轴向稳定悬浮，而转矩是由转矩绕组磁场和转子感应磁场相互作用产生，悬浮控制与转矩控制相互独立；转子笼型导条或转子绕组为偶数，采用分相结构，笼型导条的极对数与转矩绕组极对数相同，其切割转矩绕组磁场、悬浮绕组磁场和永磁体磁场，只产生与转矩绕组磁场极对数相同的感应磁场。因此，该电机控制简单，悬浮控制、转矩控制相互独立，并可产生稳定轴向悬浮力的轴向单自由度无轴承异步电机，为特种电气传动提供新的解决方案。

附图说明

图1为本发明轴向结构及磁通示意图。

图2为本发明在位置A处的左视图。

图3为本发明在位置B处的右视图。

具体实施方式