基于无轴承永磁同步电机的发展趋势的研究

黎亚雄

摘 要：高速电机在特种传动、高速直驱领域具有广阔的应用前景，正成为国际电气工程领域的研究热点。高速电机具有在高速运行状态下，电机转子对机械轴承振动冲击大，使得轴承发热和磨损严重，大幅度缩短了电机与轴承的使用寿命。磁悬浮轴承能够实现转子无摩擦、无磨损运行，但是由磁悬浮轴承支承的高速电机轴向长度长、临界转速低，由磁悬浮轴承支承的高速电机难以突破转速和功率的限制，同时需采用多个磁轴承单元组成高速电机系统，造成系统结构复杂、体积庞大。而无轴承永磁同步电机结合了永磁同步电机和磁轴承的优点，在产生电磁转矩的同时，还产生使转子悬浮的径向悬浮力，可实现更大功率和更高转速运行，在未来有及其广泛的应用前景。

关键词：无轴承；永磁同步电机；磁悬浮轴承；大功率

一、引言

高速电机是高速、高精传动系统的核心，其结构、效率、精度等决定了高速、高精传动系统的综合性能。与中、低速电机相比，高速电机具有一系列独特优点。二十世纪七十年代中期，德国学者P.K. Hermann提出一种两套绕组极对数相差为1，既可以产生旋转力又能产生径向悬浮力的新型电机。1985年，日本学者T. Higuchi提出了具有磁悬浮轴承功能的步进电机。1991年，R. Schoeb首次实现了无轴承异步电机的稳定悬浮运行。在国内，南京航天航空大学对无轴承异步电机、无轴承永磁同步电机、无轴承开关磁阻电机等也开展了深入研究。……