本實(shí)用新型屬于電機(jī)制造及其應(yīng)用的技術(shù)領(lǐng)域，具體來說，涉及一種雙定子交替磁極式無軸承磁通反向電機(jī)。
背景技術(shù)：
無軸承電機(jī)是集旋轉(zhuǎn)驅(qū)動和磁軸承功能于一體的新型電機(jī)，它不僅克服了磁軸承電機(jī)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(diǎn)。無軸承電機(jī)經(jīng)過近些年的發(fā)展，已經(jīng)出現(xiàn)了多種結(jié)構(gòu)類型。其中，無軸承開關(guān)磁阻電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單，制造和維護(hù)方便，魯棒性好，適應(yīng)高溫環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)。但是，無軸承開關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)矩密度和性能提高的空間有限。無軸承轉(zhuǎn)子永磁同步電機(jī)具有體積小、重量輕、效率高的優(yōu)點(diǎn)，懸浮力相位滯后現(xiàn)象不突出，應(yīng)用非常廣泛。但由于永磁體置于轉(zhuǎn)子，極大的影響轉(zhuǎn)子的機(jī)械強(qiáng)度，造成永磁體不易散熱，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。
目前，出現(xiàn)了三種定子永磁型電機(jī)，即雙凸極永磁電機(jī)、磁通切換永磁電機(jī)以及磁通反向電機(jī)，它們具有共同的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，即將永磁體和電樞繞組都置于定子，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)非常簡單。但是這三種結(jié)構(gòu)的定子永磁型電機(jī)也存在不足，永磁體和電樞繞組存在著幾何沖突，導(dǎo)致兩者的實(shí)際利用空間受到了極大的限制。另外，永磁體和電樞繞組都置于定子，繞組銅耗和永磁體渦流損耗產(chǎn)生的熱量相對比較集中，致使永磁體散熱困難，容易發(fā)生不可逆退磁風(fēng)險。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本實(shí)用新型的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，提供一種能有效避免永磁體和繞組放置一起導(dǎo)致永磁體散熱困難的無軸承磁通反向電機(jī)。
為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供了一種雙定子交替磁極式無軸承磁通反向電機(jī)，包括外定子、內(nèi)定子、轉(zhuǎn)子、電樞繞組、懸浮繞組和永磁體；外定子、內(nèi)定子和轉(zhuǎn)子均為凸極結(jié)構(gòu)；轉(zhuǎn)子位于外定子內(nèi)側(cè)、內(nèi)定子外側(cè)、夾在內(nèi)定子和外定子之間，且和兩者之間存在空氣隙；內(nèi)定子和外定子上的鐵心齒均指向轉(zhuǎn)子；電樞繞組和懸浮繞組嵌套在外定子的鐵心齒上；永磁體嵌套在內(nèi)定子上。
其中，外定子上設(shè)有和轉(zhuǎn)子徑向相對的鐵心齒；外定子的鐵心齒包括兩種不同寬度的鐵心齒，兩種不同寬度的鐵心齒沿外定子的圓周方向交替分布，兩種鐵心齒上分別放置一套電樞繞組和一套懸浮繞組。
外定子較寬的鐵心齒上嵌套電樞繞組，較窄的鐵心齒上嵌套懸浮繞組。
電樞繞組為集中式電樞繞組；懸浮繞組為集中式懸浮繞組。
永磁體嵌套在內(nèi)定子的齒槽內(nèi)，和內(nèi)定子的鐵心齒交替分布；永磁體充磁方向?yàn)閺较虺浯牛浯欧较蚓赶蜣D(zhuǎn)子；轉(zhuǎn)子采用導(dǎo)磁材料。
外定子為12齒槽，內(nèi)定子為6齒槽，轉(zhuǎn)子為11極；外定子的鐵心齒上沿圓周方向依次嵌套有第一集中式電樞繞組、第一集中式懸浮繞組、第二集中式電樞繞組、第二集中式懸浮繞組、第三集中式電樞繞組、第三集中式懸浮繞組、第四集中式電樞繞組、第四集中式懸浮繞組、第五集中式電樞繞組、第五集中式懸浮繞組、第六集中式電樞繞組、第六集中式懸浮繞組；第一集中式電樞繞組和第四集中式電樞繞組、第二集中式電樞繞組和第五集中式電樞繞組、第三集中式電樞繞組和第六集中式電樞繞組分別串聯(lián)組成A相電樞繞組、B相電樞繞組、C相電樞繞組；第一集中式懸浮繞組和第四集中式懸浮繞組、第二集中式懸浮繞組和第五集中式懸浮繞組、第三集中式懸浮繞組和第六集中式懸浮繞組分別串聯(lián)組成X1相懸浮繞組、X2相懸浮繞組、Y相懸浮繞組。
本實(shí)用新型相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1、永磁體、電樞繞組、懸浮繞組均置于定子側(cè)，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡單，沒有繞組和永磁體，轉(zhuǎn)動慣量小，無軸承結(jié)構(gòu)解決了機(jī)械損耗問題，使得電機(jī)可以在高速甚至超高速環(huán)境中運(yùn)行。
2、電樞繞組和懸浮繞組均采用集中線圈方式，減少了端部長度，降低了銅耗，提高了電機(jī)運(yùn)行效率，也保證了電機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，降低電機(jī)制造成本。
3、電機(jī)采用集中式電樞繞組和懸浮繞組交替橫跨在寬度不同的外定子鐵心齒上，每套繞組各相之間的互感小，從結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)矩繞組和懸浮繞組解耦。
4、電樞繞組和懸浮繞組置于外定子，永磁體置于內(nèi)定子，可以合理的安排繞組和永磁體空間位置。
5、電機(jī)繞組與永磁體分開放置，使得繞組產(chǎn)生的熱量不會對永磁體性能產(chǎn)生影響，可以進(jìn)一步增大電流線負(fù)荷，提高電機(jī)功率密度。
6、永磁體置于內(nèi)定子，與繞組分開放置，能有效防止電機(jī)工作過程中，因繞組發(fā)熱而引起的永磁體高溫退磁。
7、電機(jī)每個定子齒上只有一套線圈，槽滿率高，可靠性好。
8、將內(nèi)定子鐵心齒設(shè)計為交替磁極式結(jié)構(gòu)，永磁體和內(nèi)定子鐵心齒交替分布，大大較少永磁體的用量，降低了成本。
附圖說明
圖1為本實(shí)用新型雙定子交替磁極式無軸承磁通反向電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中，1-外定子，2-集中式電樞繞組、3-集中式懸浮繞組、4-永磁體、5-轉(zhuǎn)子、6-內(nèi)定子、201-第一集中式電樞繞組、202-第二集中式電樞繞組、203-第三集中式電樞繞組、204-第四集中式電樞繞組、205-第五集中式電樞繞組、206-第六集中式電樞繞組、301-第一集中式懸浮繞組、302-第二集中式懸浮繞組、303-第三集中式懸浮繞組、304-第四集中式懸浮繞組、305-第五集中式懸浮繞組、306-第六集中式懸浮繞組。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。
如圖1所示，本實(shí)用新型雙定子交替磁極式無軸承磁通反向電機(jī)采用3相外定子12槽/內(nèi)定子6槽/轉(zhuǎn)子11極，包括外定子1、集中式電樞繞組2、集中式懸浮繞組3、永磁體4、轉(zhuǎn)子5以及內(nèi)定子6。轉(zhuǎn)子5為凸極鐵心齒，結(jié)構(gòu)簡單，沒有永磁體和繞組，夾在內(nèi)外定子之間，且和內(nèi)外定子間存在空氣隙。永磁體4嵌套在內(nèi)定子6的齒槽內(nèi)，和內(nèi)定子6的凸極鐵心齒交替分布。集中式電樞繞組2和集中式懸浮繞組3均位于外定子1上。外定子1上有和轉(zhuǎn)子5徑向相對的鐵心齒，外定子1的鐵心齒和轉(zhuǎn)子的鐵心齒之間存在空氣隙。外定子1上的鐵心齒分為兩種，一種是嵌套電樞繞組的寬鐵心齒，一種是嵌套懸浮繞組的窄鐵心齒，兩者沿外定子1的圓周方向交替分布。永磁體4的充磁方向?yàn)閺较虺浯?，充磁方向均相同，指向轉(zhuǎn)子5。集中式電樞繞組2橫跨在外定子較寬的鐵心齒上，集中式懸浮繞組3橫跨在外定子較窄的鐵心齒上。
本實(shí)用新型電機(jī)工作機(jī)理，遵循磁阻最小原理，磁通總是沿著磁阻最小的路徑閉合。當(dāng)電樞繞組2通入電流與永磁體4產(chǎn)生的氣隙磁場共同作用，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩驅(qū)動轉(zhuǎn)子5旋轉(zhuǎn)。當(dāng)懸浮繞組3通電后，和永磁體4產(chǎn)生的氣隙磁場相互作用，產(chǎn)生大小方向可控的X軸和Y軸方向的徑向懸浮力，保證轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定懸浮。
電機(jī)采用3相外定子12槽/內(nèi)定子6槽，轉(zhuǎn)子11極結(jié)構(gòu)。利用雙定子結(jié)構(gòu)將繞組和永磁體分開，內(nèi)定子采用磁極交替結(jié)構(gòu)，外定子的鐵心齒上嵌套著集中式電樞繞組2和集中式懸浮繞組3。電樞繞組2由第一集中繞組201、第二集中式電樞繞組202、第三集中式電樞繞組203、第四集中式繞組電樞繞組204、第五集中式電樞繞組205以及第六集中式電樞繞組206組成；其中，徑向相對的電樞繞組順序串聯(lián)組成單相電樞繞組，比如第一集中式電樞繞組201和第四集中式電樞繞組204順序串聯(lián)組成A相電樞繞組、第二集中式電樞繞組202與第五集中式電樞繞組205組成B相電樞繞組、第三集中式電樞繞組203和第六集中式電樞繞組206串聯(lián)組成C相電樞繞組。集中式懸浮繞組3分為第一集中式懸浮繞組301、第二集中式懸浮繞組302、第三集中式懸浮繞組303、第四集中式懸浮繞組304、第五集中式懸浮繞組305和第六集中式懸浮繞組306，本設(shè)計將控制電機(jī)轉(zhuǎn)子X軸方向位移的X相懸浮繞組分為X1相和X2相，X1相由第一集中式懸浮繞組301和第四集中式懸浮繞組304串聯(lián)而成，X2相由第三集中式懸浮繞組303與第六集中式懸浮繞組306順序串聯(lián)組成?？刂齐姍C(jī)轉(zhuǎn)子Y軸方向的懸浮繞組Y相由第二集中式懸浮繞組302和第五集中式懸浮繞組305串聯(lián)組成。
以上所述僅為本實(shí)用新型的具體應(yīng)用范例，對本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不構(gòu)成任何限制。除上述實(shí)施例外，本實(shí)用新型還可以有其他實(shí)施方式，但凡采用根據(jù)本實(shí)用新型所揭示內(nèi)容所作的等效修飾或變化，皆應(yīng)納入本實(shí)用新型所要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。