[发明专利]五自由度双定子磁悬浮开关磁阻电机系统

权利要求书

1.一种五自由度双定子磁悬浮开关磁阻电机系统，其特征在于，包括同轴连接的双定子锥形磁悬浮开关磁阻电机Ⅰ和双定子锥形磁悬浮开关磁阻电机Ⅱ；

所述双定子锥形磁悬浮开关磁阻电机Ⅰ由外定子a(1)，锥形转子a(2)，锥形内定子a(3)，永磁体a(4)，转矩线圈a(6)和悬浮线圈a(5)组成，其中转子a(2)和内定子a(3)均为锥形凸极结构，外定子a(1)为圆柱凸极结构；

所述双定子锥形磁悬浮开关磁阻电机Ⅱ由外定子b(13)，锥形转子b(8)，锥形内定子b(11)，永磁体b(9)，转矩线圈b(7)和悬浮线圈b(12)组成，其中转子b(8)和内定子b(11)均为锥形凸极结构，外定子b(13)为圆柱凸极结构；

外定子a(1)绕有转矩绕组a(6)，内定子a(3)绕有悬浮绕组a(5)；外定子b(13)绕有转矩绕组b(7)，内定子b(11)绕有悬浮绕组b(12)；

所述锥形转子a(2)，锥形内定子a(3)，锥形转子b(8)，锥形内定子b(11)锥角开口角度相同，锥形转子a(2)和锥形内定子a(3)开口方向相同，锥形转子b(8)和锥形内定子b(11)开口方向相同，定锥形转子a(2)、锥形内定子a(3)开口方向和锥形转子b(8)、锥形内定子b(11)开口方向相反；所述永磁体a(4)放置于内定子a(3)内；所述永磁体b(9)放置于内定子b(11)内；

由于转子a(2)锥角的存在，内定子a(3)对转子a(2)产生轴向磁拉力，轴向磁拉力总是指向转子直径较小的一侧，通过调节内定子a(2)悬浮电流大小即可调节电机Ⅰ轴向力大小F₁；

由于转子b(8)锥角的存在，内定子b(11)对转子b(8)产生轴向磁拉力，轴向磁拉力总是指向转子直径较小的一侧，通过调节内定子b(8)悬浮电流大小即可调节电机Ⅱ轴向力大小F₂；

由于转子a(2)和转子b(8)锥形开口方向相反，F₁和F₂方向相反，五自由度双定子磁悬浮开关磁阻电机系统的轴向力大小为F₁-F₂，轴向力方向由F₁-F₂符号决定，若F₁-F₂结果符号为正，则该系统轴向力方向与F₁方向相同，若F₁-F₂结果符号为负，则该系统轴向力方向与F₂方向相同；

所述永磁体a(4)横截面为矩形，材料为钕铁硼，充磁方式为切向充磁；所述永磁体b(9)横截面为矩形，材料为钕铁硼，充磁方式为切向充磁；

永磁体a(4)与转轴(10)之间留有导磁桥，悬浮电流产生磁力线从导磁桥中通过，永磁体a(4)所产生永磁磁通与悬浮绕组a(5)产生的磁通在气隙一侧中叠加，在另一侧中互相削弱，产生径向悬浮力；电机励磁方式由传统的电励磁变为与永磁体共同作用的混合励磁；

永磁体b(9)与转轴(10)之间留有导磁桥，悬浮电流产生磁力线从导磁桥中通过，永磁体a(4)所产生永磁磁通与悬浮绕组a(5)产生的磁通在气隙一侧中叠加，在另一侧中互相削弱，产生径向悬浮力，电机励磁方式由传统的电励磁变为与永磁体共同作用的混合励磁；

永磁体在内定子中为径向设置。

2.根据权利要求1所述的五自由度双定子磁悬浮开关磁阻电机系统，其特征在于：转矩绕组a(6)与悬浮绕组a(5)产生磁路相互独立，转矩绕组a(6)实现转子旋转功能，悬浮绕组a(5)实现转子稳定悬浮功能，悬浮力和转矩可分别控制；同时径向两自由度的悬浮力之间耦合减小；

转矩绕组b(7)与悬浮绕组b(12)产生磁路相互独立，转矩绕组b(7)实现转子旋转功能，悬浮绕组b(12)实现转子稳定悬浮功能，悬浮力和转矩可分别控制，同时径向两自由度的悬浮力之间耦合减小。

3.根据权利要求1所述的五自由度双定子磁悬浮开关磁阻电机系统，其特征在于：所述外定子a(1)齿数为12、转子a(2)齿数为8、内定子a(3)齿数为4，绕有三相转矩线圈，通过串联方式将相隔90度的定子绕组连接在一起,内定子a(3)绕有悬浮绕组，采用单独控制的方式实现转子径向悬浮。

4.根据权利要求1所述的五自由度双定子磁悬浮开关磁阻电机系统，其特征在于：所述外定子b(13)齿数为12、转子b(8)齿数为8、内定子b(11)齿数为4，绕有三相转矩线圈，通过串联方式将相隔90度的定子绕组连接在一起,内定子b(11)绕有悬浮绕组，采用单独控制的方式实现转子径向悬浮。