本發(fā)明屬于電機控制領(lǐng)域，尤其涉及一種雙定子無軸承磁通反向電機。

背景技術(shù)：

磁通反向電機具有轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡單、功率密度高、電感小、慣性低，適于高速旋轉(zhuǎn)的場合等優(yōu)點。但轉(zhuǎn)子在高速運行時會引起機械軸承磨損，縮短電機的使用壽命，影響了電機的進一步發(fā)展。

無軸承電機是集旋轉(zhuǎn)驅(qū)動和磁軸承功能于一體的新型電機，它不僅克服了磁軸承電機的諸多局限，還具有軸向利用率高、結(jié)構(gòu)緊湊、可大幅度提高臨界轉(zhuǎn)速、同等軸長下可大幅度提高輸出功率等優(yōu)點。

縱觀國內(nèi)外發(fā)表的文獻，采用無軸承技術(shù)的電機類型主要有異步電機、磁阻電機和永磁同步電機（均指轉(zhuǎn)子永磁式，下同）。無軸承異步電機以其結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、易于弱磁等特點成為研究最早的無軸承電機類型。但是，它突出的問題是其懸浮力控制和轉(zhuǎn)矩控制耦合，轉(zhuǎn)速容易被懸浮力控制干擾。無軸承開關(guān)磁阻電機結(jié)構(gòu)簡單，制造和維護方便，魯棒性好，適用于高溫等惡劣環(huán)境。但是，無軸承開關(guān)磁阻電機的功率密度和效率難以進一步提高。相比之下，無軸承永磁同步電機以其結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、體積小、重量輕、效率高和功率密度大等優(yōu)勢，在飛輪儲能、各種高速機床主軸電機和密封泵類、離心機、壓縮機、高速微型硬盤驅(qū)動裝置等領(lǐng)域更具備實用化優(yōu)勢，被認為是最有應(yīng)用前景的無軸承電機。然而，已經(jīng)出現(xiàn)的采用傳統(tǒng)轉(zhuǎn)子永磁式結(jié)構(gòu)的無軸承永磁同步電機具有一定的局限性：一方面，永磁體貼裝于轉(zhuǎn)子表面或內(nèi)嵌于轉(zhuǎn)子破壞了轉(zhuǎn)子的整體性結(jié)構(gòu)，而作為高速用電機，其轉(zhuǎn)子通常都處于高速甚至超高速運行狀態(tài)（數(shù)萬轉(zhuǎn)/分甚至數(shù)十萬轉(zhuǎn)/分），為防止電機高速運轉(zhuǎn)時磁鋼受到離心力的影響而甩落，在轉(zhuǎn)子上都裝有不銹鋼或金屬纖維材料制作的固定裝置，導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本提高，等效氣隙長，永磁體利用率降低；另一方面，永磁體位于轉(zhuǎn)子，冷卻條件差，散熱困難，隨著溫度的上升，導(dǎo)致以釹鐵硼為主的永磁體性能下降，嚴重時甚至發(fā)生不可逆退磁，制約了電機性能的進一步提高，進而限制了無軸承轉(zhuǎn)子永磁式電機在某些場合的應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有電機存在的一些不足，本發(fā)明目的在于提供一種電樞繞組與懸浮繞組解耦，兩種繞組共同作用的雙定子無軸承磁通反向電機，本發(fā)明旨在簡化電機結(jié)構(gòu)空間，改善電機機械軸承的磨損問題，并且克服了電機電磁轉(zhuǎn)矩和懸浮力之間的耦合，增大了電樞繞組、懸浮繞組控制的靈活性。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案

一種雙定子無軸承磁通反向電機，該電機包括外定子、轉(zhuǎn)子和內(nèi)定子，所述外定子、轉(zhuǎn)子和內(nèi)定子依次同心嵌套；所述外定子包含6個定子槽，其中每個定子槽中均設(shè)有電樞繞組，且徑向相對的定子槽中的電樞繞組串聯(lián)為一相，每個定子槽的底部貼有一對用來產(chǎn)生勵磁磁場的永磁體，且同一定子槽的底部的一對永磁體極性相反；所述轉(zhuǎn)子包含8個等間距分布轉(zhuǎn)子齒，內(nèi)定子上等間隔地設(shè)置有2個X軸方向的懸浮極和2個Y軸方向的懸浮極，懸浮極上設(shè)有實現(xiàn)轉(zhuǎn)子懸浮的懸浮繞組。

作為本發(fā)明一種雙定子無軸承磁通反向電機的進一步優(yōu)選方案，所述外定子、轉(zhuǎn)子和內(nèi)定子均為凸極結(jié)構(gòu)。

作為本發(fā)明一種雙定子無軸承磁通反向電機的進一步優(yōu)選方案，所述轉(zhuǎn)子的極距為45°。

作為本發(fā)明一種雙定子無軸承磁通反向電機的進一步優(yōu)選方案，所述轉(zhuǎn)子由導(dǎo)磁材料構(gòu)成。

作為本發(fā)明一種雙定子無軸承磁通反向電機的進一步優(yōu)選方案，所述永磁體采用釹鐵硼永磁材料制成。

本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果：

1、結(jié)構(gòu)清晰，功能明確：外定子上的電樞繞組實現(xiàn)電機旋轉(zhuǎn)，定子齒上的永磁體提供勵磁磁場，內(nèi)定子上的懸浮繞組實現(xiàn)轉(zhuǎn)子的懸浮功能，便于維護和控制；

2、電樞繞組和懸浮繞組磁路相互獨立，懸浮力由懸浮繞組獨自承擔(dān)，避免了兩者的磁路耦合，二者不存在彼此制約；

3、電機中的電樞和懸浮繞組都采用集中繞組，端部較短，損耗較低；4、懸浮繞組、電樞繞組和永磁體三者均置于定子鐵心，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡單，易于散熱，運行可靠；

4、本發(fā)明將無軸承技術(shù)應(yīng)用到磁通反向電機中，在保留磁通反向電機優(yōu)良性能的基礎(chǔ)上，進一步消除了機械軸承帶來的問題，同時又解決了無軸承電機電樞繞組磁路和懸浮繞組磁路電磁耦合的難題。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所提出的雙定子無軸承磁通反向電機結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中標(biāo)號具體如下：1-外定子，2-轉(zhuǎn)子，3-內(nèi)定子，4-永磁體，5-電樞繞組，6-懸浮繞組。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細說明：

如圖1所示一種雙定子無軸承磁通反向電機，包括一個外定子1、一個轉(zhuǎn)子2和一個內(nèi)定子3組成三凸極結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子2和內(nèi)外兩個定子同心嵌套。

所述外定子1包含6個定子槽，所述每個定子槽中均設(shè)有電樞繞組5，每個定子槽的底部貼有一對用來產(chǎn)生勵磁磁場的永磁體4，且同一定子槽的底部的一對永磁體極性相反；所述轉(zhuǎn)子包含8個等間距分布轉(zhuǎn)子齒，轉(zhuǎn)子極距為45°，轉(zhuǎn)子上既無繞組又無永磁體，由導(dǎo)磁材料構(gòu)成內(nèi)定子上等間隔地設(shè)置有4個懸浮極，分為X軸和Y軸方向，即內(nèi)定子上等間隔地設(shè)置有2個X軸方向的懸浮極和2個Y軸方向的懸浮極，懸浮極上設(shè)有實現(xiàn)轉(zhuǎn)子懸浮的懸浮繞組。外定子上的電樞繞組和內(nèi)定子上懸浮繞組的磁通路徑互不干擾，克服了轉(zhuǎn)矩與懸浮部分之間的耦合問題。電樞繞組5位于外定子，懸浮繞組6位于內(nèi)定子，通過兩套繞組電樞繞組5和懸浮繞組6與永磁體磁場的相互作用使電機同時具有旋轉(zhuǎn)和懸浮能力，電樞繞組的磁通路徑和懸浮繞組的磁通路徑獨立。電樞繞組相數(shù)為3，定子極數(shù)為6，則徑向相對的定子齒上的電樞繞組串聯(lián)為一相。當(dāng)懸浮極數(shù)為4時，所述懸浮繞組之間相互獨立，單獨控制每個懸浮繞組的電流大小即可獲得所需徑向懸浮力。

其中，外定子1上有6個齒纏繞著電樞繞組5，第一電樞繞組51和第四電樞繞組54串聯(lián)組成A相，第二電樞繞組52和第五電樞繞組55串聯(lián)組成B相，第三電樞繞組53和第六電樞繞組56串聯(lián)組成C相。外定子齒表面貼裝用來產(chǎn)生勵磁磁場的永磁體4，永磁體選用鐵氧體或者釹鐵硼永磁材料制成，且同一定子齒下永磁體極性相反。轉(zhuǎn)子2為凸極結(jié)構(gòu)，上面既無繞組又無永磁體，結(jié)構(gòu)簡單。 內(nèi)定子3上等間隔地設(shè)置4個懸浮齒，上面纏繞著懸浮繞組6，各懸浮繞組之間不串接。給第一懸浮繞組61和第三懸浮繞組63通入電流，可以控制X軸方向的懸浮力，給第二懸浮繞組62和第四懸浮繞組64圈通入電流可以控制Y軸方向的懸浮力。

綜上所述，本發(fā)明結(jié)構(gòu)清晰，功能明確：外定子上的電樞繞組實現(xiàn)電機旋轉(zhuǎn)，定子齒上的永磁體提供勵磁磁場，內(nèi)定子上的懸浮繞組實現(xiàn)轉(zhuǎn)子的懸浮功能，便于維護和控制；電樞繞組和懸浮繞組磁路相互獨立，懸浮力由懸浮繞組獨自承擔(dān)，避免了兩者的磁路耦合，二者不存在彼此制約；電機中的電樞和懸浮繞組都采用集中繞組，端部較短，損耗較低；4、懸浮繞組、電樞繞組和永磁體三者均置于定子鐵心，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡單，易于散熱，運行可靠；本發(fā)明將無軸承技術(shù)應(yīng)用到磁通反向電機中，在保留磁通反向電機優(yōu)良性能的基礎(chǔ)上，進一步消除了機械軸承帶來的問題，同時又解決了無軸承電機電樞繞組磁路和懸浮繞組磁路電磁耦合的難題。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施方式，本發(fā)明的保護范圍并不以上述實施方式為限，但凡本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明所揭示內(nèi)容所作的等效修飾或變化，皆應(yīng)納入權(quán)利要求書中記載的保護范圍內(nèi)。