[发明专利]高速磁悬浮交流电机

说明书

技术领域

本发明属于电机领域。

背景技术

传统的电机是由定子和转子组成，定子与转子之间通过机械轴承联接或存在机械接触，因此转子运动过程中存在机械摩擦。机械摩擦不仅增加了转子的摩擦阻力，使运动部件磨损，产生机械振动和噪声，而且会造成部件发热，使润滑剂性能变差，严重时会使电机气隙不均匀，绕组发热，温升增大，从而降低电机效能，最终缩短电机使用寿命。

磁悬浮轴承是一种利用磁场力将转轴无接触悬浮在空间的机电一体化电磁装置，属于非接触性轴承，其具有无润滑、无磨损、无污染、无机械噪声等优点而倍受瞩目。但磁轴承绕组及位移传感器占有较大的轴向空间，结构复杂，且控制难度大，尤其是在电机高速或超高速运行时。无轴承电机是一种集驱动与悬浮功能于一体的特种结构电机。由于无需独立的磁轴承支撑，电机结构更加紧凑，其转轴刚度、空间利用率以及电磁效率等均有较大提高。

目前，常用无轴承电机的定子槽内嵌放有两套绕组：转矩控制绕组与悬浮控制绕组，电机转矩控制绕组磁场与悬浮控制绕组磁场相互耦合作用而产生悬浮力。由于电机定子槽内有两套绕组，且两套绕组轴线位置有严格要求，因此电机加工难度大，不利于批量化制造，同时，两套绕组各需要一个驱动器，因此，系统成本高，控制复杂；由于两套绕组之间要求相互绝缘，槽内必然要增加绝缘材料，因此造成漏磁增加、槽满率下降，因而影响电机性能。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有无轴承电机控制复杂和体积大的问题，本发明提供一种高速磁悬浮交流电机。

本发明的高速磁悬浮交流电机，所述电机包括机壳、驱动单元和两个转子径向悬浮及轴向支撑单元；

驱动单元和两个转子径向悬浮及轴向支撑单元设置在机壳内、且同轴设置，两个转子径向悬浮及轴向支撑单元分别设置在驱动单元的轴向两侧；

所述驱动单元包括驱动定子和驱动转子；

所述转子径向悬浮及轴向支撑单元包括悬浮支撑定子和悬浮支撑转子；

所述驱动单元为内转子结构，驱动转子包括驱动转子铁心和驱动转子永磁体，驱动转子永磁体的N、S极相间沿圆周方向排列，固定在圆筒形或圆柱形驱动转子铁心的外表面；

所述悬浮支撑转子包括悬浮支撑转子铁心和悬浮支撑转子永磁体，悬浮支撑转子永磁体的N、S极相间排列，固定在圆筒形或圆柱形悬浮支撑转子铁心的外表面；所述悬浮支撑转子的极对数p为奇数；

所述悬浮支撑定子包括悬浮支撑定子绕组和n个定子基板，n个定子基板沿圆周方向排列固定在机壳内，n为正整数；悬浮支撑定子绕组由2pk个线圈组构成，k为正整数，每个线圈组由两个线圈构成，两个线圈沿轴向排列固定在定子基板内侧，两个线圈绕向相反，首尾连接在一起；所述定子基板由非导磁材料构成；所述悬浮支撑定子上沿圆周方向任意两个相距180度机械角度的对称布置的线圈的首尾分别连接在一起。

高速磁悬浮交流电机，所述电机包括机壳和驱动、径向悬浮及轴向支撑单元；驱动、径向悬浮及轴向支撑单元安装在机壳内；

驱动、径向悬浮及轴向支撑单元包括悬浮支撑定子和悬浮支撑转子，悬浮支撑定子包括悬浮支撑定子绕组和n个定子基板，n个定子基板沿圆周方向排列固定在圆筒形的机壳内，n为正整数，所述定子基板由非导磁材料构成；

悬浮支撑定子绕组由2pk个线圈组构成，k为正整数，每个线圈组由两个线圈构成，两个线圈沿轴向排列固定在定子基板内侧，两个线圈绕向相反，首尾连接在一起，2pk个线圈组沿圆周方向排列；悬浮支撑定子上沿圆周方向任意两个相距180度机械角度的对称布置的线圈的首尾分别连接在一起；

悬浮支撑转子包括悬浮支撑转子铁心和悬浮支撑转子永磁体，悬浮支撑转子永磁体的N、S极沿圆周方向相间排列，固定在圆筒形或圆柱形悬浮支撑转子铁心的外表面；悬浮支撑转子的极对数p为奇数。

高速磁悬浮交流电机，所述电机包括机壳和两个驱动、径向悬浮及轴向支撑单元；两个驱动、径向悬浮及轴向支撑单元安装在机壳内；

驱动、径向悬浮及轴向支撑单元包括悬浮支撑定子和悬浮支撑转子，两个驱动、径向悬浮及轴向支撑单元的悬浮支撑定子同轴，且两个驱动、径向悬浮及轴向支撑单元的悬浮支撑转子同轴；

悬浮支撑定子包括悬浮支撑定子绕组和n个定子基板，n个定子基板沿圆周方向排列固定在圆筒形的机壳内，n为正整数，所述定子基板由非导磁材料构成；