CN107786025A

CN107786025A - 气悬浮转子无轴承旋转电机

Info

Publication number: CN107786025A
Application number: CN201610726224.XA
Authority: CN
Inventors: 王勇
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-08-26
Filing date: 2016-08-26
Publication date: 2018-03-09

Abstract

气悬浮转子无轴承旋转电机。本发明利用压缩空气悬浮技术将电机的转子完全悬浮于空气中，将电机转子旋转的机械摩擦阻力降低到与磁悬浮电机相同的水平；电机的转子作为悬浮受力部件，受力面积成倍加大，悬浮的稳定性明显增加；转子与定子铁芯间的磁路气隙正是压缩空气现成的空气垫，该气垫不仅保证转子可以悬浮在空中无摩擦地旋转，只要精确保证转子外径和定子铁芯内径的圆度，就可以实现磁路气隙减小到微米精度，可比传统轴承电机的精度提高2～3个数量级；悬浮转子的压缩空气在电机内部流通，起到强制风冷的作用，显著提高了电机的热稳定性。

Description

气悬浮转子无轴承旋转电机

技术领域

本发明涉及电机技术。尤其涉及气悬浮转子无轴承旋转电机。

背景技术

电机主要分为发电机和电动机两大类，电动机又分为旋转电机和直线电机两大类；迄今为止所有旋转电机除极少数高效能电机采用磁悬浮轴承外，绝大多数电机的转子都采用机械轴承与定子的端盖配合；机械轴承是最传统、最简单有效的方法，但是采用机械轴承存在几个你难以克服的技术缺陷：机械摩擦无法避免，限制了电机转速的提高，成为制约电机可靠性和耐用性的短板；消耗了可观的能量；轴承安装在定子两端的端盖上，端盖与定子是分开加工的，两者的同心度存在无法消除的误差，由此限制了转子与定子配合的精密度，直接影响电机性能的转子与定子间的缝隙无法小到极致；将磁悬浮技术导入到电机的应用有效解决了机械轴承存在的不足，将机械轴承的摩擦阻力几乎降到了零，并且免维护——提高了可靠性和耐用性。

发明内容

本发明利用压缩空气悬浮技术将电机的转子完全悬浮于空气中，将电机转子旋转的机械摩擦阻力降低到与磁悬浮电机相同的水平；电机的转子作为悬浮受力部件，受力面积成倍加大，悬浮的稳定性明显增加；转子与定子铁芯间的磁路气隙正是压缩空气现成的空气垫，该气垫不仅保证转子可以悬浮在空中无摩擦地旋转，因省却了端盖轴承座与定子铁芯的同心度要求，只要精确保证转子外径和定子铁芯内径的圆度，就可以实现磁路气隙减小到微米精度，可比传统轴承电机的精度提高2～3个数量级；悬浮转子的压缩空气在电机内部流通，起到强制风冷的作用，显著提高了电机的热稳定性；本发明由电机外壳1、定子铁芯2、转子铁芯3、外壳进气口1-1、外壳（轴向）压缩空气室1-2、外壳圆周压缩空气通道1-3、定子径向压缩空气通道2-1组成。外壳通常采用铝材料制作，外壳上预制有外壳进气口1-1和外壳（轴向）压缩空气室1-2及外壳圆周压缩空气通道1-3，压缩空气从外壳进气口1-1进入外壳的压缩空气通道，沿外壳圆周压缩空气通道1-3绕电机定子流动；外壳（轴向）压缩空气室1-2与定子径向压缩空气通道2-1对齐，压缩空气经定子径向压缩空气通道2-1喷向转子，通过调整压缩空气的压力，可以在定子铁芯与转子之间形成一个空气垫，该气垫将转子悬浮在空气中。

附图说明

图1：气悬浮转子无轴承电机结构示意图一

1——电机外壳；

2——定子铁芯；

3——转子铁芯；

4——永磁体；

5——磁路气隙；

图2：气悬浮转子无轴承电机结构示意图二

1——电机外壳；

1-1——外壳进气口；

2——定子铁芯；

3——转子铁芯；

4——永磁体；

5——磁路气隙；

图3：压缩空气通道示意图

1——电机外壳；

1-1——外壳进气口；

1-2——外壳（轴向）压缩空气室；

2——定子铁芯；

2-1——定子径向压缩空气通道；

图4：外壳压缩空气通道示意图一

1-1——外壳进气口；

1-2——外壳（轴向）压缩空气室；

2-1——定子径向压缩空气通道；

图5：外壳压缩空气通道示意图二

1——电机外壳；

1-1——外壳进气口；

1-2——外壳（轴向）压缩空气室；

1-3——外壳圆周压缩空气通道；

图6：定子压缩空气通道示意图

2——定子铁芯；

2-1——定子径向压缩空气通道；

图7：转子结构示意图

3——转子铁芯；

3-1——非铁磁性填充料；

3-2——转子轴；

4——永磁体。

Claims

1.气悬浮转子无轴承旋转电机；其特征是：电机由预制有压缩空气通道的电机外壳、定子铁芯及与定子铁芯精密配合的转子组成，取消了传统电机的机械轴承，采用压缩空气悬浮技术在电机的转子与定子铁芯之间形成空气垫，该气垫使转子悬浮在空气中实现无摩擦旋转。

2.按照权利要求1所述的气悬浮转子无轴承旋转电机的电机外壳预制有压缩空气通道；其特征是：电机外壳的压缩空气通道由外壳进气口、外壳压缩空气室组成；压缩空气室可以是沿外壳内径圆周分布的宽槽，也可以是沿外壳内径圆周分布的窄槽加轴向空气通道。

3.按照权利要求1所述的气悬浮转子无轴承旋转电机取消了传统电机的机械轴承装置；其特征是：电机的转子作为悬浮受力部件，受力面积成倍加大，悬浮的稳定性明显增加。

4.按照权利要求1所述的气悬浮转子无轴承旋转电机磁路气隙较轴承电机显著减小；其特征是：转子与定子铁芯间的磁路气隙正是压缩空气现成的空气垫，只要精确保证转子外径和定子铁芯内径的圆度，就可以实现磁路气隙减小到微米精度，可比轴承电机的精度提高2～3个数量级。

5.按照权利要求1所述的气悬浮转子无轴承旋转电机的定子铁芯预制有径向压缩空气通道；其特征是：电机的每一个定子齿都预制有沿轴向分布的径向贯通压缩空气通道。