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無軸承電機(jī)面向超純水泵用途介紹
中國軸承網(wǎng) 發(fā)布時間:2008/07/14
無軸承電機(jī)不使用球軸承和滑動軸承，能夠在非接觸的狀態(tài)下利用磁力支撐軸，并同時施加旋轉(zhuǎn)力。2008年5月28日，致力于無軸承電機(jī)實(shí)用化的風(fēng)險(xiǎn)公司——MotorSolution（總部：千葉縣野田市）宣告成立。該公司將首先投產(chǎn)用于半導(dǎo)體制造工廠中的超純水泵的電機(jī)，使銷售額達(dá)到約100萬日元。
該公司為大學(xué)創(chuàng)辦的風(fēng)險(xiǎn)公司，其目的是投產(chǎn)東京理科大學(xué)理工學(xué)部電氣電子信息工學(xué)系教授千葉明等人開發(fā)的“交替極型（Consequent-Pole）”無軸承電機(jī)。董事長由千葉教授學(xué)生時代一起進(jìn)行研究的楊仲慶擔(dān)任，千葉教授任專務(wù)董事。楊仲慶還是提供電機(jī)驅(qū)動用逆變電路受托開發(fā)的Myway技研公司董事長。MotorSolution的注冊資本為1400萬日元，由長年與千葉一起從事研究的人員提供。新公司的目標(biāo)是在業(yè)務(wù)化后第三年，使無軸承電機(jī)的開發(fā)、制造與銷售，以及普通電機(jī)的受托服務(wù)的合計(jì)銷售額達(dá)到1億日元。
無軸承電機(jī)因?yàn)闊o需滑座，所以具有以下特征：
（1）幾乎不產(chǎn)生灰塵；
（2）能夠高速旋轉(zhuǎn)；
（3）能夠耐極低溫、真空等難以使用潤滑油的環(huán)境；
（4）噪聲小；
（5）基本上無摩擦損失。因此一直是研究的熱點(diǎn)。
以往雖然有過在電機(jī)上另行安裝磁軸承的先例，但是隨著電機(jī)的大型化，出現(xiàn)了不管電機(jī)是否運(yùn)轉(zhuǎn)，都需要隨時供應(yīng)懸浮電力的課題。對此，研究人員通過靈活利用電機(jī)旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，開發(fā)出了旋轉(zhuǎn)的同時使軸懸浮的方式，但這種方式普遍存在浮力較小、扭矩遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于普通電機(jī)等問題。
千葉教授在研究中發(fā)現(xiàn)，交替極型結(jié)構(gòu)極為適合于無軸承電機(jī)結(jié)構(gòu)。浮力能夠達(dá)到此前的無軸承電機(jī)的30倍以上，扭矩也只比普通電機(jī)降低10％左右。
交替極型的結(jié)構(gòu)如下：使轉(zhuǎn)子中嵌入的永磁鐵全部沿同一方向（例如N極全部朝外），并在磁鐵與磁鐵之間設(shè)置鐵心。這樣，轉(zhuǎn)子外側(cè)N極發(fā)出的磁通量將首先進(jìn)入對置的定子，然后出現(xiàn)彎轉(zhuǎn)，由定子進(jìn)入轉(zhuǎn)子的鐵心（即鐵心成為S極。成為“交替極”），最后返回該磁鐵S極，形成磁路。交替極型結(jié)構(gòu)最初由英國研究人員開發(fā)，其目的是減少磁鐵數(shù)量，以降低電機(jī)價(jià)格。
使用上述轉(zhuǎn)子時，由于支撐軸的磁通量全部通過轉(zhuǎn)子的鐵心，因此，即使增加永磁鐵的厚度，也不會出現(xiàn)退磁現(xiàn)象，并且，無論轉(zhuǎn)子位于什么角度，都可產(chǎn)生穩(wěn)定的對軸支持力。不需要類似編碼器的角度位置傳感器及其相應(yīng)的高速控制。
此次應(yīng)用于超純水泵的是5軸控制無軸承電機(jī)。可以對電機(jī)徑向軸位差（二維）、軸向位差、軸沿徑向傾斜位差（二維），共計(jì)5個軸向進(jìn)行控制。電機(jī)直徑不到200mm，去除軸的突起部分后，電機(jī)全長也不到200mm。具有最高轉(zhuǎn)速6000rpm、功率1.2kW、最大扭矩約2N·m的性能。軸向載荷約為100N。另外，軸位置的控制使用渦流式傳感器。
開發(fā)此次電機(jī)的難點(diǎn)在于必須把轉(zhuǎn)子和定子的間隙擴(kuò)大到5mm。
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