CN106602760A - 一种稀土永磁磁悬浮电机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种稀土永磁磁悬浮电机，定子和转子沿着它们的径向均匀的分为12个子部分，每个子部分的结构相同；在每个子部分，定子上径向固定有偏向右侧45°的长条形定子永磁铁，定子永磁铁充磁方向的磁极朝向转子，其余三面包覆在定子中，转子上固定有径向偏向右侧45°的长条形转子永磁铁，转子永磁铁充磁方向的磁极朝向定子，其余三面包覆在转子中，定子永磁铁和转子永磁铁相对的磁极极性相同；在相邻两定子永磁铁之间都固定有一个无铁芯驱动线圈；包覆定子永磁铁的定子、包覆转子永磁铁的转子都采用高分子抗磁材料。本发明采用稀土永磁磁铁设计，使得本电机摩擦力小，传输效率更高。

Description

一种稀土永磁磁悬浮电机
技术领域
本发明涉及电动机领域，特别是一种稀土永磁磁悬浮电机。
背景技术
电动机是一种旋转式电动机器，它将电能转变为机械能，它主要包括一个用以产生磁场的电磁铁绕组或分布的定子绕组和一个旋转电枢或转子。在定子绕组旋转磁场的作用下，其在电枢鼠笼式铝框中有电流通过并受磁场的作用而使其转动。
这些机器中有些类型可作电动机用，也可作发电机用。它是将电能转变为机械能的一种机器。通常电动机的作功部分作旋转运动，这种电动机称为转子电动机；也有作直线运动的，称为直线电动机。电动机能提供的功率范围很大，从毫瓦级到千瓦级。机床、水泵、皮带机、风机等需要电动机带动；电力机车、电梯，需要电动机牵引。家庭生活中的电扇、冰箱、洗衣机，甚至各种电动机玩具都离不开电动机。电动机已经应用在现代社会生活中的各个方面。
直流电动机一般是指直流有刷电机，好处为在控速方面比较简单，只须控制电压大小已可控制共转速，但此类电动机不宜在高温、易燃等环境下操作，而且由于电动机中需要以碳刷作为电流变换器(Commutator)的部件(有刷电动机)，所以需要定期清理炭刷磨擦所产生的污物。同时，也有直流无刷电机，是同步电机的一种，相对于有刷，无刷电动机因为少了碳刷与轴的摩擦因此较省电也比较安静，但价格较高，还需要额外添加无刷控制器。
交流电动机则可以在高温、易燃等环境下操作，而且不用清理碳刷，但在控速上比较困难，因为控制交流电动机转速的方法有二种：一种是使用变频器控制交流电的频率，另一种是使用感应电动机，用增加内部阻力的方式，在相同交流电的频率下降低电动机转速，控制其电压只会影响电动机的扭力。一般家用电动机之电压有110V和220V等两种，在工业应用还有380V或440V等型态。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种稀土永磁磁悬浮电机，采用稀土钕铁硼永磁磁铁设计，使得本电机摩擦力小，传输效率更高。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种稀土永磁磁悬浮电机，包括定子、转子、无铁芯驱动线圈、定子永磁铁和转子永磁铁；
定子和转子沿着它们的径向均匀的分为12个子部分，每个子部分的结构相同；在每个子部分，定子上靠右侧固定有偏向右侧45°的长条形定子永磁铁，所述定子永磁铁充磁方向的磁极朝向转子，其余三面包覆在定子中；
转子上固定有偏向右侧45°的长条形转子永磁铁，所述转子永磁铁充磁方向的磁极朝向定子，其余三面包覆在转子中；
所述定子永磁铁和转子永磁铁相对的磁极极性相同；在相邻两定子永磁铁之间都固定有一个无铁芯驱动线圈，用于驱动转子；包覆定子永磁铁的定子、包覆转子永磁铁的转子都采用高分子抗磁材料。
进一步的，所述转子永磁铁和定子永磁铁都采用钕铁硼磁铁。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：定子和转子均采用倾斜45°同极性的磁铁，钕铁硼磁铁是当今性能较优的永磁铁，能吸起自身重量600倍的重物，同极性相斥时的排斥力是相当于吸力的两倍，根据同极性相斥的原理，定子永磁铁推动转子永磁铁，明显增大转矩；其摩擦力小，转子更容易转动，当无铁芯驱动线圈发出脉冲的驱动力时，电机启动并转动。
附图说明
图1是本发明一种稀土永磁磁悬浮电机横截面示意图(转动状态)。
图2是本发明一种稀土永磁磁悬浮电机横截面示意图(稳定状态)。
图3是本发明一种稀土永磁磁悬浮电机轴向两端混合轴承分解图。
图4是本发明一种稀土永磁磁悬浮电机剖面示意图。
图中：1-定子；2-转子；3-无铁芯驱动线圈；4-定子永磁铁；5-转子永磁铁；6-左端盖；7-第一支撑外磁铁；8-第一转子内永磁铁；9-右端盖；10-第二转子内磁铁；11-第二支撑外磁铁；12-传动轴；13-径向扇形支撑外磁铁；14-轴向转子内磁铁。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明，如图1、图2、图3和图4所示。
实施例1：
本发明提供的一种稀土永磁磁悬浮电机，其结构为：包括定子1、转子2、无铁芯驱动线圈3、定子永磁铁4、转子永磁铁5；定子1和转子2沿着它们的径向均匀的分为12个子部分，每个子部分的结构相同；在每个子部分，定子1上靠右侧固定有径向的角度为45°的长条形定子永磁铁4，所述定子永磁铁4的充磁方向的磁极朝向转子2，其余三面包覆在定子1中，转子2上固定有径向的角度为45°的长条形转子永磁铁5，所述转子永磁铁5的充磁方向的磁极朝向定子1，其余三面包覆在转子2中，所述定子永磁铁4和转子永磁铁5相对的磁极极性相同；在相邻两定子永磁铁4之间都固定有一个无铁芯驱动线圈3，用于驱动转子2；包覆定子永磁铁4的定子1、包覆转子永磁铁5的转子2都采用高分子抗磁硬质材料。
当无铁芯驱动线圈3产生的电磁场极性与转子永磁铁5极性相同时，无铁芯驱动线圈3推动转子2斜置永磁铁前进到定子1的第一块磁铁时，定子1与转子2的磁铁同极性相斥，从而把转子2磁铁推动第二个无铁芯驱动线圈3；此时，第二个无铁芯驱动线圈3再产生电磁场极性与转子2永磁铁极性相同，再推动转子2斜置永磁铁前进，周而复始地推动转子2旋转。本发明电机又更灵敏、更迅速的驱动效果，其启动速度快。
采用上述电机结构，定子1和转子2采用倾斜45°同极性的磁铁，根据同极性相斥的原理，定子永磁铁推动转子永磁铁，明显增大转矩；其摩擦力小，转子2更容易转动，当无铁芯驱动线圈3发出脉冲的驱动力时，电机启动并转动。
实施例2：
本发明提供的一种稀土永磁磁悬浮电机，其结构为：包括定子1、转子2、无铁芯驱动线圈3、定子永磁铁4、转子永磁铁5；定子1和转子2沿着它们的径向均匀的分为12个子部分，每个子部分的结构相同；在每个子部分，定子1上靠右侧固定有径向的角度为45°的长条形定子永磁铁4，所述定子永磁铁4的充磁方向的磁极朝向转子2，其余三面包覆在定子1中，转子2上固定有径向的角度为45°的长条形转子永磁铁5，所述转子永磁铁5的充磁方向的磁极朝向定子1，其余三面包覆在转子2中，所述定子永磁铁4和转子永磁铁5相对的磁极极性相同；在相邻两定子永磁铁4之间都固定有一个无铁芯驱动线圈3，用于驱动转子2；包覆定子永磁铁4的定子1、包覆转子永磁铁5的转子2都采用高分子抗磁硬质材料；所述转子永磁铁5和定子永磁铁4都采用稀土钕铁硼磁铁。钕铁硼磁铁是当今性能较优的永磁铁，能吸起自身重量600倍的重物，同极性相斥时的排斥力是相当于吸力的两倍。采用稀土钕铁硼磁铁不仅使得本发明电机的驱动效果好，功率密度大，电机体积小，而且有利于降低电机的制造成本。
本发明把磁铁固定到高分子抗磁硬质材料中，使磁铁其他边缘不能漏磁。定子1和转子2中的永磁铁都为12个，在设置时，可以是N极相对，也可以是S极相对，每对磁铁组相对于转子2径向的角度为45°。转子2处于悬浮状态，为了加强转子2的悬浮状态，可设置转子的两边支撑处也为悬浮状态。轴向永磁铁安装在转子两端并凹进转子a、转子2轴向左端为N磁极，右端为S磁极；b、定子1由4块永磁铁拼装成一个圆安装到端盖上。轴承是在轴向悬浮超负载时起承重作用，使用混合磁悬浮轴承。
如图3、图4所示，本发明电机定子1和转子2轴向两端固定稀土钕铁硼磁铁，定子1轴向两端端盖内侧固定4块扇形永磁铁，4块扇形永磁铁组成一个圆形，永磁铁磁极为：4块扇形永磁铁平面平整的上下为N极、左右为S极(或者上下S极、左右为N极)且其拼装处磁场强度为零，转子2轴向两端永磁铁极性为：一端轴向磁极为N极时，另一端轴向磁极为S极。转子2中心轴采用抗磁硬质轴材料，其穿过电机轴向两端永磁铁中心与轴向两端端盖轴承相连接进行机械功率输出。

Claims (2)

1.一种稀土永磁磁悬浮电机，其特征在于，包括定子(1)、转子(2)、无铁芯驱动线圈(3)、定子永磁铁(4)和转子永磁铁(5)；
定子(1)和转子(2)沿着它们的径向均匀的分为12个子部分，每个子部分的结构相同；在每个子部分，定子(1)上靠右侧固定有径向的角度为45°的长条形定子永磁铁(4)；所述定子永磁铁(4)的充磁方向的磁极朝向转子(2)，其余三面包覆在定子(1)中；
转子(2)上固定有径向的角度为45°的长条形转子永磁铁(5)，所述转子永磁铁(5)的充磁方向的磁极朝向定子(1)，其余三面包覆在转子(2)中；
所述定子永磁铁(4)和转子永磁铁(5)相对的磁极极性相同；在相邻两定子永磁铁(4)之间都固定有一个无铁芯驱动线圈(3)，用于驱动转子(2)；包覆定子永磁铁(4)的定子(1)、包覆转子永磁铁(5)的转子(2)都采用高分子抗磁硬质材料。
2.如权利要求1所述的一种稀土永磁磁悬浮电机，其特征在于，所述转子永磁铁(5)和定子永磁铁(4)都采用钕铁硼磁铁。
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