[发明专利]定子永磁型无轴承薄片电机及其工作方法

说明书

本发明公开了一种定子永磁型无轴承薄片电机及其工作方法，包括底座、定子、准正弦悬浮绕组、转矩绕组、转子以及定子永磁体阵列。定子铁芯通过定子压板压合并固定于底座内侧。转子结构包含转子凸极齿以及转子侧板，由低碳钢材料制成。永磁体阵列贴在定子齿上，提供永磁气隙磁通。准正弦悬浮绕组由不同匝数的线圈组成，选取特定的匝数来使其产生的气隙磁密接近于正弦波形，减小气隙磁密谐波使转子能稳定悬浮。转矩产生原理类似于普通永磁同步电机。本发明一种定子永磁型无轴承薄片电机及其工作方法，其永磁体在定子上，相比于传统表贴式无轴承永磁薄片电机，具有永磁体利用率高，散热快，转子结构简单等优点，其应用领域广泛。

技术领域

本发明涉及无轴承电机领域，具体涉及一种定子永磁型无轴承薄片电机及其工作方法。

背景技术

无轴承永磁薄片电机作为一种新型无轴承电机，结合了无轴承电机和永磁同步电机二者的优点，在实现了机械零接触的同时，还具备了结构简单、易于控制、高速高精等优点。无轴承永磁薄片电机在离心机、离心泵系统中，能适用于无接触、无污染、完全密封的工作环境，满足各种极端工作需求，因此，在精密仪器制造、飞轮储能、生物医药和生命科学等领域，无轴承永磁薄片电机有着极高的应用价值。

现有的无轴承薄片电机大多为传统转子表贴式无轴承薄片电机，其永磁体贴在转子表面，而定子永磁型无轴承电机，就是把永磁体放置在定子上，转子上既没有绕组也没有永磁体，且具有双凸极结构，因此将它们统称为定子永磁型电机。

目前，在血泵或者化工液体的处理工艺中，往往需要转子是可替换的甚至是一次性的以满足高洁净的需求，对传统的转子表贴式无轴承电机而言，稀土永磁体资源稀缺，价格高昂，毫无疑问无法实现这一要求。

目前，对于传统转子表贴式无轴承薄片电机，置于高温液体中的转子永磁体很容易发生热退磁失效，这也大大限制了无轴承电机的应用。

得益于无轴承电机无机械摩擦的优点，高速成为了无轴承电机的发展趋势。对于传统转子表贴式无轴承薄片电机，电机在高速运转时，由于永磁体易碎的缺点，需要采取额外的保护措施以保护转子磁钢，而这会增加机械加工的难度并进一步增加电机成本。同时电机高速运行时的涡流损耗造成的高温问题同样提升了永磁退磁风险。

发明内容

本发明提供了一种定子永磁型无轴承薄片电机及其工作方法，意在解决传统转子表贴式无轴承薄片电机永磁体散热困难导致热退磁风险提升，以及高速旋转时离心力过大容易导致永磁体碎裂等问题。并且扩大其应用领域，使其在血泵或化工液体处理工艺这种需要转子可替换的领域中，也有极高的应用价值。

本发明采用如下技术方案：一种定子永磁型无轴承薄片电机及其工作方法，包括底座、定子、准正弦悬浮绕组、转矩绕组、转子、定子永磁体阵列；

上述定子包括定子铁芯，定子铁芯通过定子上压板和定子下压板压合并固定于底座内侧；定子铁芯包括沿周向均布的定子齿；

上述准正弦悬浮绕组由不同匝数的线圈组成，绕制在相应的定子齿上；

上述转矩绕组为三相绕组，绕制在各个定子齿上；

其特征在于：

上述转子为导磁材料制成，包括转子基体，在转子基体的轴向两端各设置有转子侧板，位于两个转子侧板中间沿转子基体外壁周向均匀设置转子凸极齿；转子凸极齿与转子侧板之间具有间隙；转子凸极齿和转子侧板外径相同；转子凸极齿的轴向厚度与定子齿的轴向厚度相等；转子凸极齿齿数大于等于三，并且转矩绕组极对数与转子凸极齿齿数相等；

上述转子跟定子之间具有气隙；

上述定子永磁体阵列由轴向永磁体和径向永磁体组成；

上述轴向永磁体包括第一组多片弧形永磁体和第二组多片弧形永磁体；