[发明专利]一种槽楔通气的气浮转子无轴承电机

说明书

一种槽楔通气的气浮转子无轴承电机，涉及电机领域，为了解决高速电主轴的轴向长度过长、稳定性差，及无轴承电机采用悬浮力绕组产生磁拉力，增大了电机定子的体积和复杂度，不利于电机散热，减小了电机的效率和功率密度的问题。本发明的定子铁心与机壳固定，定子铁心沿周向均匀开有多个槽，每个槽内设有定子绕组，每个内槽口处均固定有槽楔，槽楔设有供气通道和节流孔，节流孔与供气通道相通并朝向转子；气体输入到供气通道，由节流孔喷出，在定子、转子之间形成气浮面，实现支撑转子旋转；转子磁极贴在转子磁轭的外壁。本发明适用于高速或超高速电主轴系统。

技术领域

本发明涉及电机领域，具体涉及基于槽楔通气的气浮转子无轴承电机。

背景技术

传统的电机由定、转子组成，通过机械轴承联接，因此在转动过程中存在机械摩擦，不仅对转子存在摩擦转矩，还易磨损，产生额外的机械振动和噪声，并且缩短电机使用寿命，而无轴承电机不存在机械轴承，因而可以实现更高的转速与更长的寿命。

高速电机主轴具有结构紧凑、重量轻、惯性小、噪声低、响应快等优点，是高速主轴单元中的一种理想结构。随着电机转速的不断提高，主轴单元的体积逐渐减小，温升问题逐渐严峻，尤其是电机转子不易散热。并且受到材料物理性能的制约，电机主轴系统长径比增大，在高转速条件下带来额外的动力学问题，如振动、平衡和稳定性等。现有的轴承配置形式有两端定位等，这种实现方式轴承在电机两侧，导致系统轴向长度增加，因而不能满足特定场合的需要，因而迫切需要结构紧凑，散热条件良好，性能优异的无轴承电机。

针对无轴承电机，现有的实现方案是将产生径向悬浮力的磁轴承绕组嵌入到电机定子槽中，通过闭环控制改变悬浮力，使转子稳定悬浮，并在电机一端使用磁轴承限位。此外名称为无轴承电机的发明专利(中国专利，公开号：104505981A)提供了一种在定子多段铁芯外放置扇形永磁体的实现方式，利用两端圆台形铁芯产生限位力，省去了磁轴承，减小了电机轴向长度。

另外的一些实现方案是双定子无轴承电机。名称为一种双定子无轴承磁通切换永磁电机的发明专利(中国专利，公开号：105846624A)将转矩绕组与悬浮力绕组分别嵌在外内定子槽内，并用隔磁环解决两套绕组的耦合问题，实现了解耦控制。

现有的无轴承电机支撑形式均利用悬浮力绕组产生磁拉力，增大了电机定子的体积和复杂度，不利于电机散热，而悬浮力绕组带来了额外损耗，减小了电机的效率和功率密度。

发明内容

本发明的目的是为了解决高速电主轴的轴向长度过长、稳定性差，及无轴承电机采用悬浮力绕组产生磁拉力，增大了电机定子的体积和复杂度，不利于电机散热，减小了电机的效率和功率密度的问题，从而提供一种槽楔通气的气浮转子无轴承电机。

本发明所述的一种槽楔通气的气浮转子无轴承电机，包括定子1、转子2和机壳3；

定子1固定在机壳3内，转子2套在定子1内，定子1和转子2留有气隙；

定子1包括定子铁心1-1、定子绕组1-2和槽楔1-3；

定子铁心1-1与机壳3固定，定子铁心1-1沿周向均匀开有多个槽，每个槽内设有定子绕组1-2，每个内槽口处均固定有槽楔1-3，槽楔1-3设有供气通道1-3-1和节流孔1-3-2，节流孔1-3-2与供气通道1-3-1相通并朝向转子2；

气体输入到供气通道1-3-1，由节流孔1-3-2喷出，在定子1、转子2之间形成气浮面，实现支撑转子2旋转；

转子2包括转子磁极2-1和转子磁轭2-2；

转子磁极2-1贴在转子磁轭2-2的外壁。

优选的是，槽楔1-3的供气通道1-3-1轴向设置，节流孔1-3-2径向设置。

优选的是，还包括气体源和供气管线；