[发明专利]双凸极永磁电机

说明书

本发明公开了一种双凸极永磁电机，解决的技术问题，针对背景技术中提及的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。采取的技术方案，一种双凸极永磁电机，包括转轴、转子磁轭、定子套筒、两个定子圆盘、环形永磁体和定子磁轭，控制绕组绕设在环形永磁体和定子磁轭上，提供控制磁场。电枢绕组绕设在定子凸极上，提供电枢磁场，环形永磁体嵌于定子套筒中间，提供励磁磁场。优点，本双凸极永磁电机，集成磁轴承与双凸极电机的特点，既发挥了磁悬浮轴承无机械磨损、寿命长等优点，又实现了双凸极电机能耗小、效率高的目的。

技术领域

本发明涉及一种双凸极永磁电机。

背景技术

早在1842年，英国人Earnshaw就提出了磁悬浮技术的思想并证明了在任何形式布置的固定磁场和重力磁场中都不可能实现对任何一种静态磁铁组合进行稳定地悬浮。到二十世纪三十年代末，德国人Kemper实现了利用铁磁体悬浮物磁场力的变化实现其稳定悬浮并获得了磁悬浮技术专利。随后磁悬浮轴承技术受到了国内外学者的关注并得到了快速发展。磁悬浮技术的原理是利用磁力来使物体处于无接触状态。由于定、转子之间没有机械接触，磁悬浮轴承具有以下优点：

1.由于磁轴承可在无任何机械接触条件下工作，无摩擦，因而无需润滑介质，轴承损耗低，寿命长，减少了维护工作量；

2.转子转速仅受转子材料强度，即离心力的影响，现代磁轴承应用技术可达到圆周速度300m/s的水平，这是很多其他轴承无法达到的数值；

3.由于内置的传感器与执行器，磁轴承能够适应于转子位置和悬浮的控制，转子的运行位置可以独立于刚度与外载荷而任意控制。

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，通过检测到转子偏离平衡位置的距离，由控制系统进行调节来改变磁场大小实现转子悬浮。

(2)无源磁悬浮，又称为被动式磁悬浮轴承，利用永磁体或超导体实现对转子部分自由度的支承，因此磁场是不可控的。

(3)混合磁悬浮轴承，机械结构中既包含了永磁体或超导体，又包含了电磁铁，由永久磁铁和电磁铁共同提供磁力。

相对于被动式而言，主动式磁轴承被广泛应用。优点之一是，在物理极限范围内，主动式磁轴承的一些特性可以通过控制来调整，被动式磁轴承则仅具有由自身尺寸与结构设计给定的固定特性。

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。同时双凸极永磁电机也存在很多缺点，由于凸极齿槽效应，作电机运行时转矩脉动比较大，难以实现弱磁升速，因此齿槽转矩的问题限制了双凸极永磁电机的应用。

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。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对背景技术中提及的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。

鉴于此，本发明提出了一种双凸极永磁电机的方案，将磁悬浮技术应用到双凸极永磁电机中，利用其产生的磁悬浮力使转轴处于无接触状态，避免转轴在转动时产生机械接触，从而造成摩擦损耗。

本发明所采取的具体技术方案是：

一种双凸极永磁电机，包括转轴、转子磁轭、定子套筒、两个定子圆盘、环形永磁体和定子磁轭，