專利名稱：混合轉(zhuǎn)子式無(wú)軸承電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種電機(jī)，特別涉及一種混合轉(zhuǎn)子式無(wú)軸承電機(jī)。
背景技術(shù)：
如果把磁懸浮軸承與電機(jī)的定、轉(zhuǎn)子合并，可使電機(jī)內(nèi)的磁場(chǎng)不但能產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，而且還能產(chǎn)生可控的徑向力。這種依靠磁懸浮技術(shù)支撐轉(zhuǎn)子的電機(jī)并不需要專門(mén)的軸承，屬于無(wú)軸承。傳統(tǒng)交流電機(jī)中常用轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式，如感應(yīng)式、磁阻式和永磁式轉(zhuǎn)子都可以成為無(wú)軸承電機(jī)的轉(zhuǎn)子，然而轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)與無(wú)軸承電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和磁懸浮力的產(chǎn)生有關(guān)。對(duì)比結(jié)果表明，在同樣體積下，表面式永磁轉(zhuǎn)子和感應(yīng)式轉(zhuǎn)子可分別獲得最大轉(zhuǎn)矩和磁懸浮力指標(biāo)。然而，對(duì)同一類(lèi)型的轉(zhuǎn)子不能同時(shí)兼得最大轉(zhuǎn)矩和磁懸浮力。
另一方面，由于磁懸浮力是依靠電機(jī)定子兩套繞組產(chǎn)生磁場(chǎng)的相互作用，磁懸浮力的兩個(gè)沿垂直方向的分量之間存在耦合。所以磁懸浮力的解耦控制是無(wú)軸承電機(jī)控制中需要解決的另一關(guān)鍵問(wèn)題。目前只能實(shí)現(xiàn)基于電機(jī)參數(shù)的近似解耦，還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)完全解耦控制的方法。
本發(fā)明的無(wú)軸承電機(jī)由殼體、定子、繞組、轉(zhuǎn)子、負(fù)載等組成。殼體可以采用金屬或非金屬材料做成圓筒形狀。在殼體上分別開(kāi)有流體入口和出口，并留有電源導(dǎo)線過(guò)孔。殼體內(nèi)共安裝有兩個(gè)相同的定子，它由電工硅鋼片疊壓而成，并開(kāi)出一定數(shù)量的槽，以放入定子繞組，每槽內(nèi)分成兩層分別放入極數(shù)相差為2的兩套定子繞組。
兩個(gè)定子內(nèi)含有兩個(gè)相同的轉(zhuǎn)子，通過(guò)機(jī)械軸將他們連接。每個(gè)轉(zhuǎn)子都是永磁體和鐵心組成的復(fù)合結(jié)構(gòu)，其中的永磁體為釹鐵硼材料，采用粘接辦法固定在轉(zhuǎn)子軸上。鐵心部分為電工硅鋼片疊壓制成。在永磁體和鐵心部分之間放有非金屬材料的片狀?yuàn)A層，以防止永磁體漏磁。通過(guò)機(jī)械辦法可將負(fù)載與轉(zhuǎn)子軸聯(lián)接。繞組的電源導(dǎo)線可由殼體留孔引出。
本發(fā)明的無(wú)軸承電機(jī)控制分為轉(zhuǎn)速控制和磁懸浮力控制兩部分。轉(zhuǎn)速控制采用變頻調(diào)速方法磁懸浮力控制采用一種解耦控制方法。該方法利用本發(fā)明電機(jī)中轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)懸浮力繞組電流進(jìn)行矢量控制以達(dá)到實(shí)現(xiàn)磁懸浮力解耦控制的目的。主要包括以下步驟(a)觀測(cè)轉(zhuǎn)矩繞組電流矢量，鎖定該電流矢量為旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸d軸方向；(b)按照此旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，對(duì)懸浮力繞組電流矢量進(jìn)行分解；(c)分別控制懸浮力繞組電流矢量的兩個(gè)坐標(biāo)分量，就可實(shí)現(xiàn)獨(dú)立控制磁懸浮力的兩個(gè)分量。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是不但同時(shí)兼得轉(zhuǎn)矩和磁懸浮力指標(biāo)，而且能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速和磁懸浮力解耦的實(shí)時(shí)控制?；旌限D(zhuǎn)子上永磁部分在定子磁場(chǎng)的作用下輸出轉(zhuǎn)矩，并用以產(chǎn)生電機(jī)轉(zhuǎn)子軸向定位力。鐵心部分與定子磁場(chǎng)作用后產(chǎn)生徑向支撐轉(zhuǎn)子的磁懸浮力。
圖中1鐵心，2永磁體，3定子繞組，4定子，5殼體，6負(fù)載葉輪，7流體出口，8流體入口，9密封罩，10轉(zhuǎn)子軛。
權(quán)利要求
1.一種混合轉(zhuǎn)子式無(wú)軸承電機(jī)，由殼體、定子、繞組、轉(zhuǎn)子、負(fù)載組成，其特征在于該電機(jī)定子采用極數(shù)相差為2的兩套繞組，轉(zhuǎn)子采用永磁體和鐵心組成的復(fù)合結(jié)構(gòu)，殼體內(nèi)共安裝有兩個(gè)相同的定子，兩個(gè)定子內(nèi)含有兩個(gè)相同的轉(zhuǎn)子，通過(guò)機(jī)械軸將它們連接，負(fù)載與轉(zhuǎn)子軸也通過(guò)機(jī)械辦法連接，繞組的電源導(dǎo)線由殼體壁上的孔引出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合轉(zhuǎn)子式無(wú)軸承電機(jī)，其特征在于所說(shuō)的定子由電工硅鋼片疊壓制成，并開(kāi)出一定數(shù)量的槽，放入定子繞組，每槽內(nèi)分成兩層分別放入極數(shù)相差為2的兩套定子繞組。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合轉(zhuǎn)子式無(wú)軸承電機(jī)，其特征在于該電機(jī)的每個(gè)轉(zhuǎn)子都是永磁體和鐵心組成的復(fù)合結(jié)構(gòu)，其中的永磁部分為釹鐵硼材料，采用粘接辦法固定在轉(zhuǎn)子軛上，鐵心由電工硅鋼片疊壓而成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合轉(zhuǎn)子式無(wú)軸承電機(jī)，其特征在于所說(shuō)的復(fù)合結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子在其永磁體和鐵心之間設(shè)有非金屬材料的片狀?yuàn)A層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合轉(zhuǎn)子式無(wú)軸承電機(jī)，其特征在于該電機(jī)的殼體上開(kāi)有流體入口和出口。
全文摘要
一種混合轉(zhuǎn)子式無(wú)軸承電機(jī)，由殼體、定子、繞組、轉(zhuǎn)子、負(fù)載等組成，該電機(jī)定子采用極數(shù)相差為2的兩套定子繞組，轉(zhuǎn)子采用永磁體和鐵芯組成的復(fù)合結(jié)構(gòu)，殼體內(nèi)安裝有兩個(gè)相同的定子，兩個(gè)定子內(nèi)含有兩個(gè)相同的轉(zhuǎn)子，通過(guò)機(jī)械軸聯(lián)接，負(fù)載與轉(zhuǎn)子軸也采用機(jī)械連接，繞組的電源導(dǎo)線由殼體壁上的孔引出，本發(fā)明可同時(shí)兼得轉(zhuǎn)矩和磁懸浮力指標(biāo)，而且能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速和磁懸浮力解耦的實(shí)時(shí)控制。
文檔編號(hào)H02K1/27GK1412915SQ0210970
公開(kāi)日2003年4月23日 申請(qǐng)日期2002年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月20日
發(fā)明者王鳳翔, 王寶國(guó) 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)