CN103337940A - 一种低速大功率磁悬浮盘式同步电机 - Google Patents

一种低速大功率磁悬浮盘式同步电机 Download PDF

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蔡彬
王茂友
张玉乔
张立臣
杨建旭
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Abstract

本发明公开了一种低速大功率磁悬浮盘式同步电机，属于电机领域。该电机包括定子、转子和转轴或悬浮支架；定子与转子相对同心放置，两者之间具有一定悬浮气隙；定子与圆盘固定，圆盘与螺纹支柱固定；转子与转轴或悬浮支架固定；定子由盘式铁心和三相线圈绕组组成，定子三相绕组与输出低频三相交流电的变频控制器连接；转子由盘式铁心和直流励磁线圈绕组组成，直流励磁绕组通过碳刷与悬浮控制器连接；盘式铁心材料为电工纯铁；转子的盘式铁心表面也可加贴永磁铁，构成电磁-永磁混合悬浮系统。本发明无需减速机构，铁心制作简便，成本低，适合转速低、输出扭矩大的场合，既可作为低速大功率电动机，也可作为发电机，尤其适合于垂直轴风力发电机。

Description

一种低速大功率磁悬浮盘式同步电机
技术领域
本发明涉及一种盘式电机，尤其是一种低速大功率磁悬浮盘式同步电机，属于电机技术领域。
背景技术
目前盘式电机功率小、转速大，铁心制作困难、成本高。对于需要低转速的情况，必须加装减速机构，造成系统结构复杂、零部件多、可靠性低，因而无法胜任低转速、大转矩的场合。
发明内容
本发明的主要目的在于：针对上述问题，提出一种采用磁悬浮技术的低转速、大功率、结构简约的盘式同步电机。
本发明低速大功率磁悬浮盘式同步电机包括定子、转子和转轴或悬浮支架；所述定子与所述转子相对同心放置；所述定子与所述转子之间具有一定悬浮气隙；所述定子与和螺纹支柱连接的圆盘固定；所述转子与转轴固定或与悬浮支架固定。
所述定子由电工纯铁制作的盘式铁心和三相线圈绕组组成。
所述定子的三相绕组与输出频率低至0.1Hz三相交流电的变频控制器连接。
所述转子由电工纯铁制作的盘式铁心和直流励磁线圈绕组组成；所述转子的盘式铁心表面也可以加贴永磁铁，构成电磁-永磁混合悬浮系统。
所述转子的直流励磁线圈绕组通过碳刷与悬浮控制器连接。
本发明的有益效果是：无需减速机构，铁心制作简便，成本低，适合转速低、输出扭矩大的场合，既可作为低速大功率电动机，也可作为发电机，尤其适合于垂直轴风力发电机。
附图说明
附图1为本发明的一个实施例的结构示意图。
附图2为本发明的定子结构示意图，包括定子立体示意图2a、侧视图2b和俯视图2c。
附图3为本发明的定子结构示意图，包括转子立体示意图3a、侧视图3b和俯视图3c。
附图4为本发明的另一个实施例的示意图。
附图5为本发明的另一个实施例的悬浮支架示意图。
图中标号：1-定子，2-转子，3-圆盘，4-螺纹支柱，5-转轴，6-悬浮支架，7-悬浮支架平台，8-螺杆，9-槽钢，10-转子托盘。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作进一步详细说明。
实施例一
如附图1所示，本发明低速大功率磁悬浮盘式同步电机包括定子1、转子2、转轴5、圆盘3、螺纹支柱4。定子1与转子2相对同心放置，两者之间具有一定悬浮气隙；定子1与和螺纹支柱4连接的圆盘3固定；转子2与转轴5固定。
定子1(参见附图2)的三相绕组与输出频率低至0.1Hz三相交流电的变频控制器连接。转子2(参见附图3)的直流励磁线圈绕组通过碳刷与悬浮控制器连接。
使用时，悬浮控制器给转子2的直流励磁线圈绕组供电，则在转子表面形成磁场，产生N极、S极，并产生悬浮吸力，缩短悬浮气隙。然后如果本发明的盘式同步电机当电动机使用，则由变频控制器输出频率低至0.1Hz三相交流电给定子供电，则在定转子之间的悬浮气隙中产生旋转磁场，转子通过转轴带动负载旋转；如果本发明的盘式同步电机当发电机使用，则原动机通过转轴带动转子旋转，则在定子中将产生三相交流电。
本发明中，定子和转子的铁心材料均为电工纯铁，加工容易，且其导磁率优于硅钢片，只要较小的励磁电流就可以在转子表面形成强磁场；同样，定子中的三相交流电流较小时即可在悬浮气隙中产生较强的旋转磁场，因而定转子的尺寸可以做得较小，结构十分简单，散热好，维护方便，制造成本明显降低，益于推广应用。
实施例二
如附图4所示，本发明低速大功率磁悬浮盘式同步电机包括定子1、转子2、圆盘3、螺纹支柱4、悬浮支架6。定子1与转子2相对同心放置，两者之间具有一定悬浮气隙；定子1与和螺纹支柱4连接的圆盘3固定；转子2与悬浮支架6固定。悬浮支架6如附图5所示，包括悬浮支架平台7、螺杆8、槽钢9、转子托盘10。
定子1的三相绕组与输出频率低至0.1Hz三相交流电的变频控制器连接。转子2的直流励磁线圈绕组通过碳刷与悬浮控制器连接。转子2通过转子托盘10与槽钢9固定，槽钢9通过螺杆8与悬浮支架平台7连接。调节螺杆8可调整定子和转子之间的悬浮气隙。负载与悬浮支架平台7固定。
使用时，悬浮控制器给转子2的直流励磁线圈绕组供电，则在转子表面形成磁场，产生N极、S极，并产生悬浮吸力，这样，转子2和悬浮支架6就会悬浮起来，因而放置在悬浮支架平台上的负载也悬浮起来。然后由变频控制器输出频率低至0.1Hz三相交流电给定子供电，则在定转子之间的悬浮气隙中产生旋转磁场，转子通过悬浮支架带动负载旋转。频率越低，转速越慢。本发明低速大功率磁悬浮盘式同步电机的最低转速可达0.75r/min。
由于负载处于悬浮状态，定子中只要通入较小的三相交流电流，即可输出较大的转矩，带动大型负载旋转。
除上述实施例外，本发明还可以有其它实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种低速大功率磁悬浮盘式同步电机，包括定子、转子和转轴；其特征在于：所述定子与所述转子相对同心放置；所述定子与所述转子之间具有一定悬浮气隙；所述定子与螺纹转盘与固定支柱固定；所述转子与转轴或悬浮支架固定。
2.根据权利要求1所述低速大功率磁悬浮盘式同步电机，其特征在于：所述定子由电工纯铁制作的盘式铁心和三相线圈绕组组成。
3.根据权利要求1所述低速大功率磁悬浮盘式同步电机，其特征在于：所述定子的三相绕组与输出低频三相交流电的变频控制器连接。
4.根据权利要求1所述低速大功率磁悬浮盘式同步电机，其特征在于：所述转子由电工纯铁制作的盘式铁心和直流励磁线圈绕组组成；所述转子的盘式铁心表面也可以加贴永磁铁，构成电磁-永磁混合悬浮系统。
5.根据权利要求1所述低速大功率磁悬浮盘式同步电机，其特征在于：所述转子的直流励磁线圈绕组通过碳刷与悬浮控制器连接。
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