什么是无轴承电机,它的起源和发展是什么?
无轴承电机的起源和发展:
法拉利和特斯拉发明多相交流系统后,19年80年代中期,多沃罗·沃尔斯基发明了三相异步电机。异步电机不需要电刷和换向器,但是长时间高速运转,轴承维护仍然是个难题。
二战后,DC磁轴承技术的发展使电机和传动系统的无接触运行成为可能,但这种传动系统的成本非常高,因为铁磁物体不能稳定悬浮在恒定磁场中。主动磁悬浮轴承的发明解决了这个问题。然而,使用主动磁轴承支撑刚性转子需要在五个自由度上施加控制力。磁力轴承体积大,结构复杂,成本高。
20世纪下半叶,为了满足核能的开发利用,需要通过超高速离心分离生产浓缩铀,而磁力轴承可以满足高速电机的支撑要求,因此欧洲开始研究各种磁力轴承方案。1975年,赫尔曼申请了无轴承电机专利,其中提出电机绕组极数与磁轴承绕组极数的关系为1。以赫尔曼的提议,当时不可能制造无轴承电机。
随着磁性材料磁性能的进一步提高,为永磁同步电机奠定了强有力的竞争地位。同时,随着双极晶体管的应用,与Beringer提出的无损开关电路相结合,可以制造新一代高性能功率放大器,满足无轴承电机的要求。1985左右,功率开关器件和具有快速、带负载能力的数字信号处理器的出现,使得提出了20多年的交流电机矢量控制技术走向实用,从而解决了无轴承电机的数字控制问题。基于这些科技进步,瑞士联邦理工学院的比克尔在20世纪80年代末首次制造出了无轴承电机。
几乎与bickel同时,日本A.Chiba在1990首次实现了磁阻电机的无轴承技术。
1993,苏黎世联邦理工学院的R.Schoeb首次实现了交流电机的无轴承技术。
无轴承电机实际应用的关键突破是1998中苏黎世联邦理工学院的Baleta对无轴承永磁同步薄片电机的开发。电机结构简单,大大降低了控制系统的成本,在很多领域有很大的应用价值。
2000年,苏黎世联邦理工学院的S.Sliber研制出了无轴承单相电机,在无轴承电机的研究史上又向前迈进了一步,降低了控制系统的成本,使无轴承电机的实际应用不仅是可想象的,而且是经济的。无轴承电机和机械轴承支撑的电机一样简单,电气控制系统也不复杂。在许多领域使用无轴承电机也是经济的。