[发明专利]一种三自由度异步型无轴承电机

说明书

本发明公开了一种三自由度异步型无轴承电机，包括转子和定子，所述转子由转轴和转子铁心组成，所述转子铁心的外圆周安装有转子导条；所述定子包括沿转子铁心径向向外依次相连的定子铁心、定子永磁环，以及对称设置于定子铁心两侧的轴向控制铁心、轴向悬浮绕组，所述轴向控制铁心的外沿对接并贴合定子永磁环外壁，内沿向转子铁心延伸并设置有轴向工作气隙，所述轴向悬浮绕组贴合轴向控制铁心的外沿内壁，并与定子铁心间隔设置，所述定子铁心上绕制有分别位于内层和外层的电机转矩绕组、径向悬浮绕组。

技术领域

本发明涉及无轴承和磁悬浮电机制造技术领域，具体涉及一种三自由度异步型无轴承电机。

背景技术

无轴承和磁悬浮电机是上世纪80年代末发展起来的新型高速特种电机，无轴承电机主要分为磁阻型、感应型和异步型无轴承电机三种，与其他两种相比，异步型无轴承电机转子无永磁体，结构简单，转子强度高，且无磁阻型无轴承电机存在的转子旋转时的振动缺点，是最具有工业应用前景的一种无轴承电机。传统的异步型无轴承电机内部仅存在三个磁场，即转矩绕组磁场、悬浮绕组磁场和转子感应磁场，且转矩绕组磁场极对数P_M和悬浮绕组磁场极对数P_B之间必须满足P_M=P_B±1的关系，转矩主要由转矩绕组磁场和转子感应磁场作用产生，悬浮力主要由悬浮绕组磁场和转矩绕组磁场作用产生，转子导条既要感应出与转矩绕组磁场极对数相同的磁场，还要感应出与悬浮绕组磁场极对数相同的磁场，造成传统异步型无轴承电机悬浮力和转矩之间的解耦控制极为复杂，且转子导条切割悬浮绕组磁场产生的转子感应磁场对悬浮力有削弱作用，这两个固有缺点限制了传统异步型无轴承电机的工业应用进程。

此外，异步型无轴承电机若要实现五自由度悬浮运行，需要轴向磁悬浮轴承与其配合使用。轴向磁轴承势必会增加悬浮电机系统的轴向长度，进而降低临界转速和功率密度。因此，实现异步型无轴承电机和轴向磁轴承的集成化已成为磁悬浮电机领域的研究热点。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构紧凑，轴向悬浮力、径向悬浮力和转矩无耦合的三自由度异步型无轴承电机。

本发明通过以下技术方案实现：

一种三自由度异步型无轴承电机，包括转子和定子，所述转子由转轴和转子铁心组成，所述转子铁心表面安装有偶数个转子导条；所述定子包括沿转子铁心径向向外依次相连的定子铁心、定子永磁环，以及对称设置于定子铁心两侧的轴向控制铁心、轴向悬浮绕组，所述轴向控制铁心的外沿对接并贴合定子永磁环外壁，内沿向转子铁心延伸并设置有轴向工作气隙，所述轴向悬浮绕组贴合轴向控制铁心的外沿内壁，并与定子铁心间隔设置，所述定子铁心上绕制有分别位于内层和外层的电机转矩绕组、径向悬浮绕组。

本发明的进一步方案是，所述定子铁心上设置有定子槽，所述电机转矩绕组、径向悬浮绕组分别嵌入定子槽中。

本发明的进一步方案是，所述转子导条、定子永磁环定子永磁环由稀土永磁材料或铁氧永磁材料制成。

本发明的进一步方案是，所述转子导条采用分相结构，每相之间相互绝缘，转子导条的极对数与电机转矩绕组的极对数相同，与径向悬浮绕组的极对数不同。

本发明与现有技术相比的优点在于：