[实用新型]一种气隙单极性磁悬浮自轴承电机

说明书

本实用新型提供了一种气隙单极性磁悬浮自轴承电机，由定子组件、转子或动子组件、机壳组件构成，在定子磁路上装有磁悬浮元件，磁悬浮磁势源是径向磁场，磁悬浮元件所形成的磁场是同极性径向磁场，径向磁场的磁力线同一极性垂直于轴线方向辐射穿过电机气隙，定子铁芯外壳是导磁体。本实用新型具有结构紧凑、控制简单、性能指标优，适应多种工况，应用广泛的特点。

技术领域

本发明属于机电领域，具体涉及磁悬浮电机。

背景技术

为了减小或消除机械磨损，人们发明了磁悬浮轴承。磁悬浮轴承是利用安装在转轴与机架之间的独立的磁悬浮装置产生的径向悬浮力或轴向悬浮力支撑转子，将转子悬浮于空中，以避免定子部件与转子部件间的直接接触，相比于气悬浮或液悬浮轴承其具有一定优越性。但与此同时，磁悬浮轴承也带来了新的问题，比如其占据的轴向长度较长、结构及控制相对复杂，成本较高等，使得磁悬浮轴承支撑的电机难以更广泛的应用。

对于电机的转子悬浮，人们结合电机的磁路特点，发明了自轴承电动机。自轴承电动机又称无轴承电动机，因为电动机自身有了轴承的支撑功能而得名。自轴承电机实质上属于磁悬浮电机的一种特殊形式。自轴承电动机的种类主要有：（1）P±2型自轴承电动机，其中P为电机极数，P±2为磁悬浮控制极数，通过在电机的一边增加磁通而在另一边减少磁通，从而控制电机径向力。（2）混合型自轴承电动机，它是在一侧设置电动机，在另一侧设置混合型磁轴承，在它们之间安装有偏置永久磁铁，用以提供偏置磁通。（3）洛伦兹型自轴承电动机，它是由安装在定子上的力矩绕组提供旋转力矩和悬浮绕组提供悬浮力的自轴承电机。（4）轴向自轴承电动机，它由两个相对的定子和一个转子构成，类似一个双盘式电动机，但是，这里每个定子的驱动电流幅度的控制取决于转子的位置。对于径向自轴承电动机，往往与轴向磁悬浮轴承配合使用，而对于轴向自轴承电动机，往往与径向磁悬浮轴承配合使用。对此，机械工业出版社2014年4月出版，瑞士Gerhard Schweitzer、美国Eric H.Maslen编著的【磁悬浮轴承——理论、设计及旋转机械应用】366-380页进行了分析说明。这些磁悬浮电动机安装在定子上的每组磁悬浮绕组形成的磁力线都要经过工作主气隙和悬浮磁势源两次，即气隙磁悬浮磁势是异极性的或双极性的。对于径向磁化串联悬浮绕组在定子铁芯上，悬浮磁通的回路是：A悬浮磁势源→定子铁芯→主工作气隙→转子铁芯→主工作气隙→定子铁芯→B悬浮磁势源→定子铁芯磁轭→A悬浮磁势源。悬浮磁通的每根磁力线要经过磁势源和主工作气隙两次，磁势消耗大或磁势利用率低。当转子旋转时，磁悬浮磁通对转子铁芯反复磁化，这就使得转子中的磁滞损耗、涡流损耗大大增加；对于那些带有齿槽或凸极的非均匀转子容易产生附加波动力，使控制更为复杂。消除这些不利因素，对于磁悬浮自轴承电机尤为重要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：寻求一种结构更简单、制造和维护更容易、效率更高的磁悬浮自轴承电机。在创新基本结构相同的条件下，针对不同电机特点，采取各种有针对性的或综合性的技术方案，使之能够适用于普通转速的电机、高转速电机，适应于旋转电机、直线电机、螺旋电机，适应于发电机、电动机等。这是本发明的主要目的。

为达到上述目的和解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：