一种集成了径向磁轴承的径向磁通双凸极永磁电机制造技术

本发明专利技术公开了一种集成了径向磁轴承的径向磁通双凸极永磁电机，包括，转动组件，包括转动件以及设置于所述转动件外围的定子体；悬浮组件，设置于所述转动件的转轴外侧；以及，永磁体，位于所述悬浮组件和定子体之间；所述悬浮组件的磁轴承定子磁轭设置于永磁体一侧；所述悬浮组件的的磁轴承定子凸极设置于所述磁轴承定子磁轭的内壁上；本发明专利技术提出了采用永磁体产生偏置磁场，采用电磁铁提供控制磁场，控制磁场与励磁磁场相互作用产生可控的径向悬浮力，利用该径向悬浮力使转轴处于无接触状态，消除了转轴在转动时由于机械接触而导致的摩擦损耗，实现在径向两个自由度上的稳定悬浮。

A radial flux doubly salient permanent magnet motor integrated with radial magnetic bearing

【技术实现步骤摘要】
一种集成了径向磁轴承的径向磁通双凸极永磁电机
本专利技术涉及的电机
，尤其涉及一种集成了径向磁轴承的径向磁通双凸极永磁电机。
技术介绍
利用磁力使物体处于无接触悬浮状态是人类一个古老的梦想。1842年英国剑桥大学的S.Earnshaw教授从理论上证明了单靠永久磁铁是不能使物体在空间六个自由度上都保持稳定悬浮的。为了使得由铁磁体所得到的力能够用于稳定的自由悬浮，必须根据物体的悬浮状态连续不断的调节磁场，即采用可控电磁铁。1937年，德国人Kemper成功地实现了采用一个可控电磁铁对一个质量为210Kg的物体稳定悬浮，并获得了磁悬浮技术专利。这一实验装置正是稍后出现的磁悬浮列车的前身。随后磁悬浮技术受到了国内外学者的关注并得到了快速发展。磁悬浮轴承(简称磁轴承)是利用磁力作用将转子悬浮于空间，使转子与定子之间没有机械接触的一种新型高性能轴承。由于定、转子之间无摩擦，转子转速仅受材料强度的限制，磁轴承的转子可以达到很高的运转速度，且转子的运行状态可以由控制系统实时进行检测和控制。它具有损耗低、无需润滑介质、寿命长、噪声小、无污染等优点，在能源、交通、超高速超精密加工、航空航天、机器人等高科技领域有着广泛的应用前景。磁悬浮轴承可按照磁力的提供方式分为如下三类：(1)有源磁悬浮轴承，又称为主动式磁悬浮轴承(ActiveMagneticBearing，AMB)，其最主要的特征是磁场可控，通过控制电磁铁线圈中的电流来产生时变磁场，由时变磁场来调整轴承所需要的悬浮力，保证转子系统在目标位置稳定悬浮。主动式磁悬浮轴承刚度大，可以精密控制，有很强的抗干扰能力，但是体积、重量和功耗都比较大。(2)无源磁悬浮轴承，又称为被动式磁悬浮轴承(PassiveMagneticBearing，PMB)，利用永磁体或超导体自身的特性实现对转子部分自由度的稳定悬浮。被动式磁悬浮轴承磁场是不可控的，由于没有控制电流，功率消耗得到降低，体积也较小，但是这种类型的磁轴承缺乏主动控制能力，刚度阻尼也比较低，一般仅运用于在一个方向上支撑物体或者是减轻作用在传统轴承上的负荷。(3)混合式磁悬浮轴承(HybridMagneticBearing，HMB)，同时结合了两者的优势，采用永磁体替代主动磁轴承中的电磁铁来产生偏置磁场，电磁铁提供的只是平衡负载或干扰的控制磁场，大大降低了因偏置电流产生的功率损耗，电磁铁所需的安匝数比主动磁轴承大大减少，缩小了磁轴承的体积，减轻了其重量，并提高了承载能力。双凸极永磁电机由开关磁阻电机发展而来，既具有传统永磁电机高功率密度，高效率的特点，又继承了开关磁阻电机的转子结构，即转子无绕组，无永磁体，从而避免了电机高速运行时由于磁钢脱落和转子升温引起的不可逆退磁现象；普通的双凸极永磁电机在控制转轴转动过程中，由于存在不可避免的机械接触，从而产生摩擦损耗，极大地减少了轴承的寿命，增加了维护工作量。
技术实现思路
本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。现有普通的双凸极永磁电机在控制转轴转动过程中，由于存在不可避免的机械接触，从而产生摩擦损耗，极大地减少了轴承的寿命，增加了维护工作量的技术问题，提出了本专利技术。因此，本专利技术目的是提供一种集成了径向磁轴承的径向磁通双凸极永磁电机。为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种集成了径向磁轴承的径向磁通双凸极永磁电机，包括，转动组件，包括转动件以及设置于所述转动件外围的定子体；悬浮组件，设置于所述转动件的转轴外侧；以及，永磁体，位于所述悬浮组件和定子体之间。作为本专利技术所述集成了径向磁轴承的径向磁通双凸极永磁电机的一种优选方案，其中：所述悬浮组件的磁轴承定子磁轭设置于永磁体一侧。作为本专利技术所述集成了径向磁轴承的径向磁通双凸极永磁电机的一种优选方案，其中：所述悬浮组件的的磁轴承定子凸极设置于所述磁轴承定子磁轭的内壁上。作为本专利技术所述集成了径向磁轴承的径向磁通双凸极永磁电机的一种优选方案，其中：所述悬浮组件还包括磁轴承控制绕组和磁轴承转子，所述磁轴承控制绕组绕设于所述磁轴承定子凸极外围，所述磁轴承转子设置于所述转轴外侧且位于所述磁轴承定子凸极内侧。作为本专利技术所述集成了径向磁轴承的径向磁通双凸极永磁电机的一种优选方案，其中：所述磁轴承转子与所述磁轴承定子凸极之间设置有间隙。作为本专利技术所述集成了径向磁轴承的径向磁通双凸极永磁电机的一种优选方案，其中：所述永磁体为环形结构。作为本专利技术所述集成了径向磁轴承的径向磁通双凸极永磁电机的一种优选方案，其中：所述转动件还包括电机转子凸极和电机转子磁轭，所述电机转子凸极设置于所述电机转子磁轭上，所述电机转子磁轭设置于所述转轴的外侧；其中，所述磁轴承转子设置于所述电机转子磁轭一侧。作为本专利技术所述集成了径向磁轴承的径向磁通双凸极永磁电机的一种优选方案，其中：所述电机转子凸极与所述定子体的电机定子凸极之间设置有间隙。作为本专利技术所述集成了径向磁轴承的径向磁通双凸极永磁电机的一种优选方案，其中：所述定子体的电机定子凸极设置于所述定子体的电机定子磁轭内壁上。作为本专利技术所述集成了径向磁轴承的径向磁通双凸极永磁电机的一种优选方案，其中：所述定子体还包括电枢绕组，所述电枢绕组绕设于所述电机定子凸极外围。本专利技术的有益效果：本专利技术提出了采用永磁体产生偏置磁场，采用电磁铁提供控制磁场，控制磁场与励磁磁场相互作用产生可控的径向悬浮力，利用该径向悬浮力使转轴处于无接触状态，消除了转轴在转动时由于机械接触而导致的摩擦损耗，实现在径向两个自由度上的稳定悬浮。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述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的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：图1为本专利技术集成了径向磁轴承的径向磁通双凸极永磁电机的整体结构示意图(以转动组件的双凸极永磁电机采用定子六个极、转子四个极的结构为例)。图2为本专利技术集成了径向磁轴承的径向磁通双凸极永磁电机所述的爆炸结构示意图(以悬浮组件的磁轴承定子采用四磁极的结构；转动组件的双凸极永磁电机采用定子六个极、转子四个极的结构为例)。图3为本专利技术集成了径向磁轴承的径向磁通双凸极永磁电机所述的剖面结构示意图。图4为本专利技术集成了径向磁轴承的径向磁通双凸极永磁电机的励磁磁场示意图。图5为本专利技术集成了径向磁轴承的径向磁通双凸极永磁电机的控制磁场示意图(以悬浮组件的磁轴承定子采用四磁极的结构，垂直方向通电流为例)。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集成了径向磁轴承的径向磁通双凸极永磁电机，其特征在于：包括，/n转动组件(100)，包括转动件(101)以及设置于所述转动件(101)外围的定子体(102)；/n悬浮组件(200)，设置于所述转动件(101)的转轴(101a)外侧；以及，/n永磁体(300)，位于所述悬浮组件(200)和定子体(102)之间。/n

【技术特征摘要】
1.一种集成了径向磁轴承的径向磁通双凸极永磁电机，其特征在于：包括，
转动组件(100)，包括转动件(101)以及设置于所述转动件(101)外围的定子体(102)；
悬浮组件(200)，设置于所述转动件(101)的转轴(101a)外侧；以及，
永磁体(300)，位于所述悬浮组件(200)和定子体(102)之间。


2.如权利要求1所述的集成了径向磁轴承的径向磁通双凸极永磁电机，其特征在于：所述悬浮组件(200)的磁轴承定子磁轭(201)设置于永磁体(300)一侧。


3.如权利要求2所述的集成了径向磁轴承的径向磁通双凸极永磁电机，其特征在于：所述悬浮组件(200)的磁轴承定子凸极(202)设置于所述磁轴承定子磁轭(201)的内壁上。


4.如权利要求3所述的集成了径向磁轴承的径向磁通双凸极永磁电机，其特征在于：所述悬浮组件(200)还包括磁轴承控制绕组(203)和磁轴承转子(204)，所述磁轴承控制绕组(203)绕设于所述磁轴承定子凸极(202)外围，所述磁轴承转子(204)设置于所述转轴(101a)外侧且位于所述磁轴承定子凸极(202)内侧。


5.如权利要求4所述的集成了径向磁轴承的径向磁通双凸极永磁电机，其特征在于：所述磁轴承转子(204)与所述磁轴承...

【专利技术属性】
技术研发人员：张广明，王恒强，梅磊，欧阳慧珉，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32