[发明专利]一种方形定子结构的无轴承永磁电机

说明书

本发明公开电气传动控制设备领域中的一种无轴承永磁电机，转子铁芯外壁上沿圆周方向固定表贴有永磁体，永磁体外套有方形定子，方形定子的外壁横截面是正方形，方形定子上沿圆周方向均匀布置有12个定子槽，12个定子槽由8个相同的大槽和4个相同的小槽组成，8个大槽和4个小槽各自每两两一组相对于正方形的对角线对称分布，8个大槽靠近对角线位置，小槽远离对角线；小槽内设有小槽转矩绕组，大槽中的内层设有大槽转矩绕组、外层设有悬浮绕组；本发明能充分利用方形硅钢原材料做成定子，进一步减小电机的尺寸，临界转速进一步提高。

技术领域

本发明属于电气传动控制设备领域，特指一种采用磁轴承支承的无轴承永磁电机。

背景技术

无轴承永磁电机采用磁轴承支承，具有寿命长、无机械摩擦和磨损、无须润滑等特点,突破了更高转速和大功率的限制。无轴承永磁电机由定子、转子、永磁体和绕组组成，在定子上开槽形成定子极，定子槽内有悬浮绕组，采用径向悬浮绕组叠压到定子绕组上，悬浮绕组虽然不占用额外的轴向空间，但占用了永磁电机定子槽空间，使得永磁电机的温度升高，永磁电机的功率密度降低。目前，无轴承永磁电机的定子均为圆形，定子在冲片加工过程中，都是将方形的硅钢片做成圆形结构，有部分的边角浪费掉，不能得到有效利用。

发明内容

本发明的目的是解决现有无轴承永磁电机存在的问题，提出一种结构简单紧凑、功率密度高的方形定子结构的无轴承永磁电机。

本发明采用的技术方案是：转子铁芯外壁上沿圆周方向固定表贴有永磁体，永磁体外套有方形定子，方形定子的外壁横截面是正方形，方形定子上沿圆周方向均匀布置有12个定子槽，12个定子槽由8个相同的大槽和4个相同的小槽组成，8个大槽和4个小槽各自每两两一组相对于正方形的对角线对称分布，8个大槽靠近对角线位置，小槽远离对角线；小槽内设有小槽转矩绕组，大槽中的内层设有大槽转矩绕组、外层设有悬浮绕组。

进一步地，大槽转矩绕组和小槽转矩绕组组成的定子转矩绕组均是左右分布方式的双层绕组，正方形的两条对角线分别为x轴和y轴，从y轴正方向开始沿逆时针方向，定子转矩绕组依序是绕组A-、C-、C+、B+、B-、A-、A+、C+、C-、B-、B+、A+、A-、C-、C+、B+、B-、A-、A+、C+、C-、B-、B+、A+；悬浮绕组从y轴正方向开始沿逆时针方向依序是绕组Y+、X-、X-、Y-、Y-、X+、X+、Y+。

本发明能充分利用方形硅钢原材料做成定子，进一步减小电机的尺寸，使得临界转速得到进一步提高，使得此类电机能在风力发电机、高速机床、飞轮储能系统及人造卫星等悬浮支撑系统中得到广泛应用。

附图说明

图1是本发明一种方形定子结构的无轴承永磁电机的结构主视图；

图2是图1所示本发明绕组分布图；

图3图2所示本发明在y方向的径向悬浮力产生原理图；

图4图2所示本发明在x方向的径向悬浮力产生原理图；

图中：1.方形定子；2.转轴；3.定位孔；4.不锈钢套；5.悬浮绕组；7.转子铁芯；8.永磁体；11.大槽；12.小槽；61.大槽转矩绕组；62.小槽转矩绕组。

具体实施方式

参见图1，本发明的中间是转轴2，转轴2外同轴固定套有转子铁芯7，转子铁芯7的外壁上沿圆周方向固定表贴有4个相同的圆弧状的永磁体8，永磁体8径向充磁，相邻两个永磁体8的在径向上的内端和外端的极性相反。4个永磁体8外固定有一层不锈钢套4，不锈钢套4用来加固4个永磁体8和转子铁芯7。不锈钢套4外套有方形定子1，不锈钢套4外壁和方形定子1的内孔之间留有径向气隙。