CN104393732B - 磁悬浮直流径向电动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于磁悬浮直线电机技术的磁悬浮直流径向电动机，在一个圆周内，由两个以上的直流分布式电动机组成；每个分布式电动机都有各自独立的驱动控制部分，对分布式电动机的运转进行控制；在低速大扭矩运行状态下，可以将直流电动机对大电流的需求，改变为多个分布式电动机较小电流的驱动需求，实现将驱动控制电路模块小型化紧凑设计，达到磁悬浮直流电动机高功率、大扭矩、小型化的目标；在磁悬浮直流电动机的运行过程中，如果其中一个或多个分布式电动机（不是全部分布式电动机）出现故障，磁悬浮直流电动机还能减功率运转，不会发生普通直流电动机停转的故障。磁悬浮直流电机的每一个分布式电动机都可以设计成3相或单相绕组结构。

Description

磁悬浮直流径向电动机

技术领域

本发明涉及直流电动机领域，具体涉及一种用途广泛的，基于磁悬浮直线电动机技术的磁悬浮直流径向电动机。

背景技术

目前，随着工业的发展，越来越多机器人替代了人工操作，需要紧凑型大扭矩的电动机，用于工厂内生产线的物流传输。但是，目前市场上的电动机很难满足全部技术和外形尺寸方面的需求；军事装备的更新发展，需要一种可靠性好，扁平型大功率、大扭矩的直流电动机，用于坦克的静默机动。大口径舰炮转动也需要大功率、大扭矩扁平型电动机的驱动。但是，目前所采用的电动机大多数是一个电动机，一个驱动程序控制，一个电动机出现故障，装备就不能操作，就可能产生因为设备故障引起的战损；在全球兴起的新能源汽车应用领域中，无论是油电混合汽车，还是纯电动汽车，都需要一个或多个重量轻、功率大的驱动电动机。

尽管目前在电动机设计方面有很多新技术产品，比如：磁控开关电动机，轴向电动机技术产品，都已经开始进入人们的视野和市场。目前能有减功率运行功能的直流电动机，只有轴向直流电动机一种，但是轴向直流电动机只有在两级转子以上的时候，而且要设计成多级驱动程序电路，才能实现这一功能，这时轴向电动机的轴向尺寸就会有一定的增加，而失去尺寸上的优势。

根据磁悬浮直流电机的原理，把目前我们能在生活中看到的磁悬浮轨道交通的技术原理，理解为一个半径无穷大的电动机，一列磁悬浮列车就相当于一个直线电动机的分布式电动机，多列磁悬浮列车就是多个分布式电动机。本发明技术产品就是将无穷大的半径变成有限的半径，让磁悬浮电动机转子绕轴心旋转，相当于磁悬浮列车沿轨道前进，本技术产品的分布式电动机转子绕着轴心旋转。多个分布式电动机的工作保持磁悬浮直流电动机的正常运行，磁悬浮径向直流电动机是上述需求的完整技术解决方案。

发明内容

本发明的目的在于，提供一个全新的直流电动机技术解决方案，采用磁悬浮技术，让有多个分布式电动机的电动机转子绕轴心旋转，能让每一个分布式电动机在较小电流的驱动下，而磁悬浮直流电动机体积不会增加许多的条件下，使得直流电动机获得较大的扭矩和功率。当其中某一个分布式电动机在出现故障的时候，只要不是供电总线出故障，电动机还是能减功率运行。如果需要低速、低功率运行，分布式电动机也可以单个启动，因此可以有多个选项满足使用要求。相比现有技术的直流电动机，要有更高的可靠性。

为实现上述目标，提出一种全新的直流电动机技术解决方案，基于磁悬浮直线电动机技术的径向直流电动机。这种新技术产品可以在低转速时有很高的扭矩，有很高的功率密度，相对直流电动机的重量具有较大的功率重量比。在磁悬浮直流电动机的内腔圆周内，有两个以上的直流电动机分布式电动机组成；每一个分布式电动机在磁悬浮径向直流电动机中只是占有一段等分的扇形体，每一个分布式电动机都有各自独立的分布式电动机驱动控制部分，对分布式电动机的运转进行控制；采用多个驱动控制和逆变电路单元设计，在低速大扭矩运行状态下，可以将磁悬浮直流电动机对大电流的需求，改变为多个分布式电动机较小电流的驱动需求，实现将驱动控制电路模块小型化紧凑设计，实现直流电动机高功率、大扭矩、小型化的目标；在磁悬浮直流电动机的运行过程中，如果其中一个或多个分布式电动机（不是全部分布式电动机）出现故障，磁悬浮直流电动机还能减功率运转，不会发生普通直流电动机停转的故障。如果需要也能做到低速、低功率运行，分布式电动机也可以单个启动；每一个分布式电动机都可以设计成多绕组结构，相对应的定子或者转子可以是绕组，也可以是永磁材料。这种磁悬浮径向电动机可以设计成比较小的轴向尺寸，外径尺寸则可以达到一定大；在轴向尺寸一定的条件下，可以将直径加大到一定大的尺寸，以获取更大功率和扭矩，譬如当电机用于机器人活动关节时，直径优选为100mm；当电机用于舰艇炮选择底座，汽车、机器人的底座，坦克的驱动电机，采油机电瓶驱动时，直径优选为1000mm。

本技术发明的特点在于提供了一种全新磁悬浮直流电动机技术产品，能够满足越来越多的新技术产品的特殊需求，可以用于坦克、舰炮等军事领域，也可以用于驱动型电动汽车，特种工业机器人等领域。为我国大扭矩直流电动机增加一个新的技术产品。

附图说明

附图用来提供对本发明技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明技术的实施例一起用于解释本技术发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明的工作原理框图；

图中：1、分布式电动机 2、电机外壳 3、定子 4、转子 5、气隙。

具体实施方式

以下结合附图对本技术发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本技术发明，并不用于限定本技术发明。

本技术发明在实际应用中可以采取2个以上的分布式电动机，如图1所示，在磁悬浮直流电动机的电机外壳2的内腔圆周内采取4个分布式电动机1，加上定子3、转子4及定子3与转子4间的气隙5组成一个磁悬浮直流电动机。本例中定子3为铷铁硼永磁体，转子4为绕组；4个子直流电动机由各自的驱动程序和部件驱动下运转。由于本技术发明采用了旋转变压器无刷直流电动机设计结构，电动机转子采用永磁材料组成。无论哪一个分布式电动机1出现故障，本技术发明的直流电动机还是能继续运转，只是功率有所减少。本发明的磁悬浮直流电动机的分布式电动机1根据需要，可以设计有2个、4个、5个及更多个，以满足应用需求。

本技术发明除了结构简单，可靠性好以外，能够实现直流电动机整机重量的减少，拥有很高的功率重量比，是一种非常有产业化前途的技术发明。可以在工业自动化；军事装备的小型化、轻量化应用；以及新能源汽车领域得到广泛的应用。

最后应说明的是：以上所述仅为本技术发明的优选实施例而已，并不用于限制本技术发明，尽管参照前述图纸对本技术发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施案例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本技术发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种基于磁悬浮直线电动机技术的磁悬浮直流径向电动机，在磁悬浮直流径向电动机的内腔圆周内，由两个以上的直流分布式电动机组成；每一个分布式电动机在磁悬浮直流径向电动机中只占有一段等分的扇形体，都有各自独立的分布式电动机驱动控制部分，对分布式电动机的运转进行控制；

采用多个驱动控制和逆变电路单元设计，多个分布式电动机较小电流的驱动组成磁悬浮直流径向电动机的总电流需求，驱动控制和逆变电路模块实现小型化设计；

所述每一个分布式电动机设计成多绕组结构，相对应的定子是绕组或是永磁材料，相对应的转子是绕组或是永磁材料；

所述每个分布式电动机分别独立控制，即使只有一个分布式电动机受控，磁悬浮直流径向电动机也可以运转；

采用磁悬浮直线电动机的技术原理，在轴向尺寸一定的条件下，将直径加大到一定大的尺寸，以获取更大功率和扭矩；

当磁悬浮直流径向电动机用于机器人活动关节时，直径为100mm；当电动机用于舰艇炮选择底座，汽车、机器人的底座，坦克的驱动电机，采油机电瓶驱动时，直径为1000mm。