[发明专利]一种双悬浮力无轴承异步电机

说明书

本发明公开了一种双悬浮力无轴承异步电机，包括电机转子和定子，所述转子由转轴和转子铁芯组成，所述转子铁芯沿周向均匀设置28个转子槽，转子槽内嵌入7对闭合转子导条；所述定子由定子铁芯和定子绕组组成，均匀设有36个定子槽，定子槽内嵌入2层绕组，内侧为悬浮力绕组，外侧为转矩绕组，所述悬浮力绕组包括1对极的主控悬浮力绕组和3对极的辅助悬浮力绕组，两者交替分布，各占18个定子槽内侧，所述转矩绕组为2对极集中式绕组，占满36个定子槽外侧；所述电机转子和电机定子之间存在一定气隙；本发明利用主控悬浮力绕组和辅助悬浮力绕组之间不产生悬浮力，三套绕组磁场解耦容易，其同步控制可以提供4个力，提高无轴承异步电机的悬浮精度。

技术领域

本发明属于电气传动控制设备的技术领域，尤其是一种新型双悬浮力无轴承异步电机。

背景技术

随着现代工业的发展，电机的应用越来越广，其要求也越来越高。无轴承电机利用磁轴承和电机定子结构的相似性，在普通电机上巧妙地嵌入一套悬浮力绕组，分别控制悬浮力绕组和转矩绕组中的电流就可以同时实现稳定悬浮和无摩擦旋转。与普通电机相比，无轴承电机具有无机械摩擦、磨损、无需润滑等优点，在航空航天、高速硬盘、飞轮储能、生物医学以及无菌无污染操作的特种电气领域具有广阔的应用前景。

无轴承异步电机兼顾了无轴承电机和异步电机的优点，随着研究的深入，其控制理论与方法也不断发展和完善。由于无轴承异步电机气隙小，同时舍弃了传统的机械轴承，任何外部干扰都可能导致电机扫膛，严重时会造成事故。因此，如何减小电机转子抖振，提高悬浮控制精度是无轴承异步电机研究与发展的最基础问题。

目前，关于无轴承异步电机的抖振问题和控制精度问题已提出多种解决方法。中国专利申请号为CN202110323970.5，名称为：一种无轴承异步电机转子不平衡振动补偿控制方法，利用具有方向性的可变步长参数替代PD迭代算法中的定步长参数,以快速搜寻最佳补偿值,以实现转子振动的快速有效抑制。中国专利申请号为CN201910439177.4，名称为：基于模型预测的无轴承异步电机直接悬浮力控制方法，将径向悬浮力幅值相位、气隙磁链和相位依次输入悬浮力计算模块和直角坐标变换处理得到悬浮绕组磁链参考值将与下一时刻的悬浮绕组磁链参考值之间的差值经过目标函数筛选得出最优开关状态下的磁链，最终得到控制电机所需的三相电压,实现对无轴承异步电机直接悬浮力控制。上述两种解耦方法都依赖于电机精确的数学模型，而电机在实际运行中参数会不断变化，直接影响上述方法的控制精度。同时，上述方法都是基于单悬浮力无轴承异步电机所研究，将电流分解到d、q轴上，仅通过改变d、q轴电流控制电机悬浮力大小与方向，很容易受到电机外部因素干扰。

发明内容

为了解决现有技术中存在的不足，本发明提出了一种双悬浮力无轴承异步电机，在原先一套悬浮力绕组的基础上再额外加入一套辅助悬浮力绕组。由于主控悬浮力绕组和辅助悬浮力绕组之间不产生悬浮力，三套绕组磁场解耦容易，其同步控制可以提供4个力，提高无轴承异步电机的悬浮精度。

本发明所采用的技术方案如下：

一种双悬浮力无轴承异步电机，包括电机转子和定子，所述转子由转轴和转子铁芯组成，所述转子铁芯沿周向均匀设置28个转子槽，转子槽内嵌入7对闭合转子导条；所述定子由定子铁芯和定子绕组组成，均匀设有36个定子槽，定子槽内嵌入2层绕组，内侧为悬浮力绕组，外侧为转矩绕组，所述悬浮力绕组包括1对极的主控悬浮力绕组和3对极的辅助悬浮力绕组，两者交替分布，各占18个定子槽内侧，所述转矩绕组为2对极集中式绕组，占满36个定子槽外侧；所述电机转子和电机定子之间存在一定气隙。

进一步，所述闭合转子导条由铝制成的。

进一步，转子导条包括轴向段和径向段，所述轴向段嵌入转子槽内部沿轴向布置，所述径向段用于连接轴向段的末端。

进一步，在转子铁芯的一端面，利用2根径向段将该端的轴向段连接，且2根径向段相互平行；在转子铁芯的另一端面，利用另外2根径向段将另一端的轴向段连接，且2根径向段相互平行，进而实现这一组转子导条间形成闭合回路。