双驱动无轴承薄片电机制造技术

一种双驱动无轴承磁悬浮薄片电机，属无轴承磁悬浮电机。该薄片电机是在无轴承薄片电机的基础上在转子内腔中增加了一个内定子，转子的内圆柱面作相应的变化（如：永磁电机则在转子内侧增设永磁体），形成内定子和外定子共同驱动转子的双驱动系统。增加一个内定子后，电磁力同时作用于转子的外圆柱面和内圆柱面上，提高了无轴承薄片电机的功率和功率密度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电机，尤其涉及一种无轴承磁悬浮电机。
技术介绍
无轴承薄片电机是一种磁悬浮电机，所以磁悬浮电机所具有的特点它都具有，如无接触、无磨损、高转速、长寿命等。同时这种电机又无需额外的磁轴承，轴向长度又很短，所以这种电机还具有结构简单、可靠性高、成本低廉、轴向利用率高、集成度高、较容易实现超高转速等特点。无轴承薄片电机实际上是磁轴承和电机的集成。磁悬浮按工作方式可以分为主动式和被动式两种。由于依靠被动磁悬浮实现五个自由度(包括x，y，z和绕x，y旋转这五个自由度)的全悬浮是不可实现的，一般被动磁轴承必须要和主动磁轴承结合使用。无轴承薄片电机正是这样一种混合磁悬浮系统，只在径向方向上实施主动控制，其他各自由度均采用被动悬浮，其基本结构如图1所示。无轴承薄片电机的径向悬浮系统采用的是无轴承磁悬浮技术，这是一种主动磁悬浮技术。这项技术与传统意义上的磁轴承技术既有相同点也有不同点。传统的磁轴承一般需要一个稳定的偏置磁场，这个偏置磁场可以由电磁来提供也可以由永磁来提供。是否可以利用电机中原有的磁场作为偏置磁场？图2、图3显示了这种可能性，在图中可以看出，悬浮力的产生原理同磁轴承的悬浮力产生原理相同。两对极的电机驱动磁场叠加上一对极的控制磁场后，磁场的对称分布被打破，在图2中磁场叠加后，左侧磁场减弱，右侧磁场增强，产生了向右的径向力；而在图3中，磁场叠加后，上部磁场增强，下部磁场减弱，产生了向上的径向力。但是电机里的驱动磁场和磁轴承力的偏置磁场有一个根本的不同点电机的驱动磁场是动态变化的，而偏置磁场则是静态的。这就要求动态的跟踪电机里的磁场并且动态的与转矩控制解耦计算并产生控制磁场，这就是说要根据驱动磁场的状态来动态的产生控制磁场。在轴向和扭转方向上的悬浮则是利用了薄片电机转子的轴向长度较直径小得多的结构特点和磁阻力总是有使磁路磁阻最小的趋势的性质。如图4所示，当转子发生轴向偏移的时，磁拉力总会将转子拉向磁阻最小的方向拉；而发生扭转时，同理也会产生相应的磁拉力矩迫使转子回到平衡位置，如图5所示。综上所述，无轴承薄片电机转子的两个径向自由度、一个轴向自由度以及两个扭转方向自由度，共五个自由度都得到了限制，只释放了一个旋转自由度，从而构成了一个五自由度全悬浮旋转系统。但是无轴承薄片电机存在着致命的缺陷，即由于电磁力仅能作用于转子的外圆柱面上，加上薄片电机的轴向长度很小，薄片电机的功率难以提高和功率密度低的缺点。
技术实现思路
1，专利技术目的本专利技术要解决的问题是提高无轴承薄片电机的功率和功率密度。2，技术方案本专利技术在无轴承薄片电机的基础上增加了一个内定子，转子的内圆柱面作相应的变化(如永磁电机则在转子内侧增设永磁体)，形成内定子和外定子共同驱动转子的双驱动系统。具体结构是包括由定子铁心和定子绕组组成的定子、转子，其特征在于，还包括在转子内侧设有由定子铁心和定子绕组组成的内定子或者在转子外侧设有由定子铁心和定子绕组组成的外定子，构成内外定子同时驱动转子旋转和悬浮的双驱动无轴承薄片电机。增加一个内定子后，电磁力同时作用于转子的外圆柱面和内圆柱面上，提高悬浮力，提高了无轴承薄片电机的功率和功率密度。四附图说明图1是无轴承薄片电机结构图。图2是无轴承原理图x方向悬浮力。图3是无轴承原理图y方向悬浮力。图4是轴向被动悬浮力。图5是翻转方向的被动悬浮力。图6是双驱动无轴承薄片电机剖面结构图。图中标号意义1-外定子、2-转子、3-内定子、4-外定子绕组、5-内定子绕组五具体实施方式由图6可知，本专利技术的双驱动无轴承薄片电机主要由内定子3、外定子1、转子2三部分组成，其结构特点是轴向长度较转子外径小得多，一般在1∶3以下。双驱动无轴承薄片电机可以看成是内转予电机和外转子电机的结合。根据上述的原理，具体的实施方式多种多样1.双驱动无轴承永磁薄片电机转子内外圆柱面均设有永磁体构成永磁转子，内外定子可以是分布式绕组也可以是集中式绕组。内外定子绕组可以分别驱动也可以串接或并接在一起，一起驱动。2.双驱动无轴承鼠笼薄片电机转子内外圆柱面均设有鼠笼，内外定子可以是分布式绕组也可以是集中式绕组。内外定子绕组可以分别驱动也可以串接或并接在一起，一起驱动。3.双驱动无轴承磁阻薄片电机转子内外圆柱面的气隙均不均匀，构成磁阻转子，内外定子可以是分布式绕组也可以是集中式绕组。内外定子绕组可以分别驱动也可以串接或并接在一起，一起驱动。除上述的几种实施方式外，转子内外转子面可以为不同电机类型，如外侧面为永磁型，内侧面为鼠笼异步电机，等等。上述为本专利技术的几种典型实例，熟悉本领域的普通技术人员在本专利技术的指导原理下可以从结构到参数对本专利技术作变化设计。根据上述的原理，这种内外同时驱动的方式不局限于薄片状的无轴承电机，亦可应用于普通的无轴承电机。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双驱动无轴承薄片电机，包括由定子铁心和定子绕组组成的定子、转子，其特征在于，还包括在转子（２）内侧设有由定子铁心和定子绕组组成的内定子（３）或者在转子（２）外侧设有由定子铁心和定子绕组组成的外定子（１），构成内外定子同时驱动转子（２）旋转和悬浮的双驱动无轴承薄片电机。

【技术特征摘要】
1.一种双驱动无轴承薄片电机，包括由定子铁心和定子绕组组成的定子、转子，其特征在于，还包括在转子(2)内侧设有由定子铁心和定子绕组组成的内定子(3)或者在转子(2)外侧设有由定子铁心和定子绕组组成的外定子(1)，构成内外定子同时驱动转子(2)旋转和悬浮的双驱动无轴承薄片电机。2.如权利要求1所述的双驱动无轴承薄片电机，其特征在于，电机的轴向长度与转子外径之比小于0.33。3.如权利要求1或2所述的双驱动无轴承薄...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖启新，邓智泉，王晓琳，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]