[发明专利]一种圆盘式转子的五自由度无轴承永磁同步电机

说明书

本发明提供了一种圆盘式转子的五自由度无轴承永磁同步电机，包括定子；转子，包括转轴、转子圆盘和永磁体，所述转轴位于所述定子的内侧，所述永磁体贴装在所述转轴的外壁上，且所述永磁体与所述定子之间留有径向气隙；两个所述转子圆盘分别固定安装在所述转轴的轴向两端，且所述转子圆盘与所述定子之间留有轴向气隙。本发明采用圆盘式转子的设计结构，不仅增强了散热面积，还能提高系统的集成度，提高功率密度；且本发明取消了转子铁芯，将永磁体直接贴在转轴表面，减小了系统的体积和重量。

技术领域

本发明涉及无轴承永磁同步电机技术领域，具体的涉及一种圆盘式转子的五自由度无轴承永磁同步电机。

背景技术

由于永磁同步电机具有高效、高功率密度和高可靠性等优势，因而被广泛应用于大型工业设备驱动、工业自动化、新能源汽车、航空航天等领域。随着日益增长的功率与转速需求，传统机械轴承与转轴之间出现了摩擦加剧、发热严重等问题，不仅增加了机械损耗，还缩短了机械轴承的使用寿命，限制了永磁同步电机在大功率高速场景中的应用。基于此，将无轴承电机技术与传统永磁同步电机相结合，从而形成具有径向悬浮功能的无轴承永磁同步电机，实现转轴的高速无摩擦运行已成为一大研究热点。

通常，无轴承永磁同步电机仅能实现径向两自由度悬浮，为了实现其在五自由度悬浮场合中的应用，一般需要额外增加径向磁轴承和轴向磁轴承，这无疑增加了系统结构的复杂度和转子的轴向长度，也限制了系统临界转速的提高。因此，探索高集成化的五自由度无轴承永磁同步电机系统是未来进一步提升电机功率密度，减小系统体积的一个重要趋势。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供了一种圆盘式转子的五自由度无轴承永磁同步电机。

为了实现以上目的及其他目的，本发明是通过包括以下技术方案实现的：本发明提供了一种圆盘式转子的五自由度无轴承永磁同步电机，其特征在于，包括：定子；转子，包括转轴和转子圆盘，所述转轴位于所述定子的内侧，两个所述转子圆盘分别固定安装在所述转轴的轴向两端，且所述转子圆盘与所述定子之间留有轴向气隙。

在一实施例中，所述转子还包括永磁体，所述永磁体贴装在所述转轴的外壁上，且所述永磁体与所述定子之间留有径向气隙。

在一实施例中，所述定子包括定子铁芯，所述定子铁芯的内壁上沿径向向内形成有多个均匀分布的定子径向齿极，相邻两个所述定子径向齿极之间形成有齿槽，所述齿槽内沿径向向内依次设置有第一绕组和第二绕组。

在一实施例中，所述定子径向齿极的数量为6的倍数。

在一实施例中，所述定子铁芯的轴向两端分别沿轴向向外形成有8个均匀分布的定子轴向齿极，且轴向两端的所述定子轴向齿极一一对齐，所述定子轴向齿极上绕设有轴向绕组。

在一实施例中，一端所述定子轴向齿极上的两套Y1绕组先反向串联，再分别与另一端所述定子轴向齿极上对应的Y2绕组正向串联；一端所述定子轴向齿极上的两套X1绕组先反向串联，再分别与另一端所述定子轴向齿极上对应的X2绕组正向串联；所述定子轴向齿极上的各Z绕组之间正向串联。在一实施例中，所述定子轴向齿极的长度为所述定子铁芯的长度的1/3。

在一实施例中，所述转子圆盘与所述定子轴向齿极之间的轴向气隙长度等于所述定子径向齿极与所述永磁体之间的径向气隙长度。

在一实施例中，所述永磁体的数量为2、4或8。

在一实施例中，所述转子圆盘的直径等于或大于所述定子的外径。

在一实施例中，所述转轴与所述转子圆盘均采用铁磁材料。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1、本发明采用圆盘式转子的设计结构，不仅增强了散热面积，还能提高系统的集成度，提高功率密度；