一种12/10无轴承永磁偏置开关磁阻电机制造技术

本发明专利技术公开了一种12/10结构无轴承永磁偏置开关磁阻电机，其由悬浮极铁芯、转矩极铁芯、偏置永磁体、转矩永磁体、转子铁芯、悬浮极绕组线圈、转矩极绕组线圈和轴组成；偏置永磁体嵌入在悬浮极铁芯和转矩极铁芯之间，转矩永磁体嵌入在转矩极铁芯的齿上；悬浮极绕组线圈和转矩极绕组线圈分别绕在悬浮极铁芯和转矩极铁芯；悬浮极铁芯和转矩极铁芯的内部为转子铁芯，转子铁芯的内部为轴。本发明专利技术所提供的12/10结构无轴承永磁偏置开关磁阻电机，通过偏置永磁体和气隙解决了悬浮极和转矩极的耦合，以及通过转矩永磁体增加了电磁转矩，提高转矩密度。

A 12/10 Bearingless Permanent Magnet Biased Switched Reluctance Motor

The invention discloses a 12/10 structure bearingless permanent magnet biased switched reluctance motor, which consists of suspended pole core, torque pole core, bias permanent magnet, torque permanent magnet, rotor core, suspended pole winding coil, torque pole winding coil and shaft; biased permanent magnet is embedded between suspended pole core and torque pole core, and torque permanent magnet is embedded on the teeth of torque pole core; The suspended pole winding coil and the torque pole winding coil are respectively wound around the suspended pole core and the torque pole core; the inner parts of the suspended pole core and the torque pole core are the rotor core, and the inner parts of the rotor core are the axis. The 12/10 structure bearingless permanent magnet biased switched reluctance motor provided by the invention solves the coupling between the suspension pole and the torque pole by biasing the permanent magnet and air gap, and increases the electromagnetic torque and the torque density through the torque permanent magnet.

【技术实现步骤摘要】
一种12/10无轴承永磁偏置开关磁阻电机
本专利技术涉及一种12/10无轴承开关磁阻电机，具体涉及一种永磁偏置无轴承开关磁阻电机，可作为高速、高精度的驱动电机。
技术介绍
随着国家工业的飞速发展，高速、高精度电机的发展越来越受到重视，然而可靠性、高损耗等问题又制约着高速、高精度电机的发展。所以研制出一种可靠性高、低损耗的电机便成为了工业技术上的一种迫切需求。而传统的机械轴承电机具有摩擦损耗大，电机寿命短等缺点。现有的气浮、液浮轴承虽然解决了摩擦带来的种种问题，但是由于其结构复杂、效率较低、可靠性较差等缺点而使其应用范围受到制约。近些年来，由于开关磁阻电机具有结构简单，可靠性高，控制灵活和高速适应性强等优点，故在高速场合具有独特优势。而无轴承开关磁阻电机解决了机械轴承电机的摩擦损耗问题，且成本低，因此无轴承开关磁阻电机得到了发展。但目前的无轴承开关磁阻电机的转矩极和悬浮极通常都在同一个定子齿上，故在两极存在较强耦合，使得电机在工作时，悬浮磁场不稳定，难以实现电机悬浮的稳定控制。且由于将一部分定子齿作为悬浮极，转矩极就相应的有所减少，而导致电机转矩的损失。在申请号为201310711241.2的中国专利技术专利中提出的无轴承永磁偏置开关磁阻电机中，虽然将悬浮极和转矩极用隔磁套分开，解决了耦合情况，但由于隔磁套的存在，增大了电机的径向尺寸，使装配较为复杂，且没有解决由于悬浮极的存在而导致的转矩损失。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种12/10无轴承开关磁阻电机，其克服现有无轴承永磁偏置开关磁阻电机技术的不足，改变永磁偏置磁场的分布方式，解决转子悬浮控制和转矩控制的耦合，提高电机的转矩密度。为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种12/10无轴承永磁偏置开关磁阻电机，其由四个悬浮极铁芯、四个转矩极铁芯、八个偏置永磁体、四个转矩永磁体、一个转子铁芯、一个轴、四个悬浮极绕组线圈、八个转矩极绕组线圈组成，偏置永磁体嵌入在悬浮极铁芯和转矩极铁芯之间，转矩永磁体嵌入在转矩极铁芯的齿上，偏置永磁体为六面体结构，其中一个面为拱形面，其他五个面为平面，有两个侧面与悬浮极铁芯和转矩极铁芯的侧面相连，每个转矩极铁芯上有两个齿；转矩永磁体为长方体，嵌入在转矩极铁芯的两个齿之间，悬浮极铁芯和转矩极铁芯之间留有第二气隙，悬浮极铁芯上绕有悬浮极绕组线圈，转矩极铁芯每个齿上绕有转矩极绕组线圈。每个悬浮极铁芯的齿与其相邻的转矩极铁芯的齿之间的圆弧的圆心角为27°，每个转矩极铁芯的两个齿之间的圆弧的圆心角为36°。悬浮极铁芯和转矩极铁芯的内部为转子铁芯，转子铁芯的内部为轴；悬浮极铁芯、转矩极铁芯和转子铁芯之间存在第一气隙。上述方案的原理是：每两个偏置永磁体为一组为无轴承开关磁阻电机提供偏置磁场，用以产生稳定的悬浮力。偏置永磁体通过悬浮极铁芯轭部、悬浮极铁芯齿部、第一气隙、转子铁芯、轴形成磁路，提供永磁偏置磁场，同时调节悬浮极绕组线圈中的电流来保持无轴承开关磁阻电机转子的稳定的悬浮力。(将悬浮极铁芯标记为A1，A2，B1，B2)以A1，A2产生磁路方向来看，则可知悬浮极铁芯上的悬浮极绕组产生的磁路为：由线圈缠绕方式可知A1通电后等效为N极，A2等效为S极，磁路通过悬浮极铁芯A1出发，经过悬浮极与转子之间的第一气隙，转子铁芯，轴，回到A2极，磁路再通过悬浮极铁芯的轭部，两个第二气隙，形成闭合回路，如图5所示。(将偏置永磁体标记为P1，P2，P3，P4，P5，P6，P7，P8)以P1，P2，P3，P4产生磁路方向看，则偏置永磁体产生的磁路为：磁路从P1的N极出发经过悬浮极铁芯A1，第一气隙，转子铁芯，轴，悬浮极铁芯B1后回到P2的S极，再从P2的N极出发回到P1的S极，即在y轴方向产生了一个向下沿着-y方向的磁场；磁路从P4的N极出发经过悬浮极铁芯A2，第一气隙，转子铁芯，轴，悬浮极铁芯B1后回到P3的S极，再从P3的N极出发回到P4的S极，即在y轴方向产生了一个向上沿着+y方向的磁场，如图4所示。(将转矩极铁芯标记为T1，T2，T3，T4，T1’，T2’，T3’，T4’)以(T1，T2，T1’，T2’)，则可知转矩产生的原理为：T1，T2，T1’，T2’上的线圈绕组串联，同时通电，转矩绕组线圈产生磁场，如图6所示，(将转矩永磁体标记为PM1，PM2，PM3，PM4)以PM1，PM3产生磁路看，当转矩绕组线圈不通电时，磁路从PM1的N极出发，经过转矩极轭部回到PM1的S极；磁路从PM3的N极出发，经过转矩极轭部回到PM3的S极；当转矩绕组线圈通电时，磁路从PM1的N极出发，经过转矩极铁芯T1、第一气隙、转子铁芯、第一气隙、转矩极铁芯T2后回到PM1的S极；磁路从PM3的N极出发，经过转矩极铁芯T3、第一气隙、转子铁芯、第一气隙、转矩极铁芯T4后回到PM3的S极；由于转矩永磁体的存在，增大了转矩极的磁场，从而提高转矩。本专利技术所提供的12/10结构无轴承永磁偏置开关磁阻电机，通过偏置永磁体和气隙解决了悬浮极和转矩极的耦合，以及通过转矩永磁体增加了电磁转矩，提高转矩密度。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的12/10结构无轴承永磁偏置开关磁阻电机轴向剖面图；图2为本专利技术实施例提供的12/10结构无轴承永磁偏置开关磁阻电机中转子铁芯结构图；图3为本专利技术实施例提供的12/10结构无轴承永磁偏置开关磁阻电机中悬浮极铁芯和转矩极铁芯结构图；图4为本专利技术实施例提供的12/10结构无轴承永磁偏置开关磁阻电机中浮极偏置永磁体磁通路径图；图5为本专利技术实施例提供的12/10结构无轴承永磁偏置开关磁阻电机中悬浮极绕组线圈磁通路径图；图6为本专利技术实施例提供的12/10结构无轴承永磁偏置开关磁阻电机中转矩极绕组线圈磁通路径图；图7为本专利技术实施例提供的12/10结构无轴承永磁偏置开关磁阻电机中转矩永磁体磁通路径图；图8为本专利技术实施例提供的12/10结构无轴承永磁偏置开关磁阻电机中转矩极绕组和转矩永磁体共同作用时磁通路径图。附图标记说明：1、悬浮极定子铁芯；2、转矩极铁芯；3、偏置永磁体；4、转矩永磁体；5、转子铁芯；6、轴；7、悬浮极绕组线圈；8、转矩极绕组线圈；9、第二气隙；10、第一气隙。具体实施方式为了使本领域的技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面将结合附图对本专利技术作进一步的详细介绍。如图1所示，一种12/10无轴承永磁偏置开关磁阻电机，其由四个悬浮极定子铁芯1、四个转矩极铁芯2、八个偏置永磁体3、四个转矩永磁体4、一个转子铁芯5、一个轴6、四个悬浮极绕组线圈7、八个转矩极绕组线圈8组成。悬浮极铁芯1沿+x，-x，+y，-y方向放置，且其上绕有悬浮力绕组线圈8；转矩极铁芯2均匀的分布在圆周上，每个转矩极铁芯2上有两个齿，且其上绕有转矩极绕组线圈8。八个偏置永磁体3分别位于悬浮极铁芯1和转矩极铁芯2的轭部之间。转矩永磁体4嵌入在转矩极铁芯的齿上，偏置永磁体3为六面体结构，其中一个面为拱形面，其他五个面为平面，有两个侧面与悬浮极铁芯1和转矩极铁芯2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种12/10无轴承永磁偏置开关磁阻电机，其特征在于：由四个悬浮极铁芯(1)、四个转矩极铁芯(2)、八个偏置永磁体(3)、四个转矩永磁体(4)、一个转子铁芯(5)、一个轴(6)、四个悬浮极绕组线圈(7)、八个转矩极绕组线圈(8)组成，偏置永磁体(3)嵌入在悬浮极铁芯(1)和转矩极铁芯(2)之间，转矩永磁体(4)嵌入在转矩极铁芯的齿上，偏置永磁体(3)为六面体结构，其中一个面为拱形面，其他五个面为平面，有两个侧面与悬浮极铁芯(1)和转矩极铁芯(2)的侧面相连，每个转矩极铁芯(2)上有两个齿；转矩永磁体(4)为长方体，嵌入在转矩极铁芯(2)的两个齿之间，悬浮极铁芯和转矩极铁芯之间留有第二气隙(9)，悬浮极铁芯(1)上绕有悬浮极绕组线圈(7)，转矩极铁芯(2)每个齿上绕有转矩极绕组线圈(8)；每个悬浮极铁芯(1)的齿与其相邻的转矩极铁芯(2)的齿之间的圆弧的圆心角为27°，每个转矩极铁芯(2)的两个齿之间的圆弧的圆心角为36°；悬浮极铁芯(1)和转矩极铁芯(2)的内部为转子铁芯(5)，转子铁芯(5)的内部为轴(6)；悬浮极铁芯(1)、转矩极铁芯(2)和转子铁芯(5)之间存在第一气隙(10)。...

【技术特征摘要】
1.一种12/10无轴承永磁偏置开关磁阻电机，其特征在于：由四个悬浮极铁芯(1)、四个转矩极铁芯(2)、八个偏置永磁体(3)、四个转矩永磁体(4)、一个转子铁芯(5)、一个轴(6)、四个悬浮极绕组线圈(7)、八个转矩极绕组线圈(8)组成，偏置永磁体(3)嵌入在悬浮极铁芯(1)和转矩极铁芯(2)之间，转矩永磁体(4)嵌入在转矩极铁芯的齿上，偏置永磁体(3)为六面体结构，其中一个面为拱形面，其他五个面为平面，有两个侧面与悬浮极铁芯(1)和转矩极铁芯(2)的侧面相连，每个转矩极铁芯(2)上有两个齿；转矩永磁体(4)为长方体，嵌入在转矩极铁芯(2)的两个齿之间，悬浮极铁芯和转矩极铁芯之间留有第二气隙(9)，悬浮极铁芯(1)上绕有悬浮极绕组线圈(7)，转矩极铁芯(2)每个齿上绕有转矩极绕组线圈(8)；每个悬浮极铁芯(1)的齿与其相邻的转矩极铁芯(2)的齿之间的圆弧的圆心角为27°，每个转矩极铁芯(2)的两个齿之间的圆弧的圆心角为36°；悬浮极铁芯(1)和转矩极铁芯(2)的内部为转子铁芯(5)，转子铁芯(5)的内部为轴(6)；...

【专利技术属性】
技术研发人员：王惠军，李方旭，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11