[发明专利]一种混合定子型永磁偏置磁悬浮开关磁阻电机

说明书

本发明涉及一种混合定子型永磁偏置磁悬浮开关磁阻电机，包括：凸极型的外定子，凸极型的转子，凸极型的三个内定子以及两个永磁环。所述外定子，转子以及三个内定子由外而内同中心轴嵌套，且三个内定子沿轴向水平分布，永磁环置于三个内定子中间，与之同中心轴嵌套安置。永磁环轴向充磁，提供偏置磁场，与两个内定子上的悬浮绕组产生的控制磁场叠加产生悬浮力。外定子上主绕组的磁通路径与悬浮磁通路径相互独立，解决了起动功能与转子悬浮功能之间的耦合问题；由永磁环提供偏置磁场，减小了电机的运行损耗，使电机运行可靠性更高。

技术领域

本发明涉及一种混合定子型永磁偏置磁悬浮开关磁阻电机，可作为高速、高效率电机，特别适用于飞轮电池领域。

背景技术

随着我国经济持续高速发展，如高速机床、离心机、压缩机、飞轮电池等众多领域需要高速/超高速电机的驱动，然而在机械轴承支承转轴的高速/超高速电机中，由于电机高速旋转使得摩擦阻力增加，轴承磨损严重，需定期维护，且因摩擦过程中，产生大量的热量，电机工作效率低，所以高速、高效率电机越来越受到重视，然而可靠性、高损耗等问题制约着高速、高效率电机的发展。

发明内容

基于上述现有技术的不足，为此，本专利提出一种混合定子型永磁偏置磁悬浮开关磁阻电机，具有功耗低、效率高、转矩和悬浮力无耦合且控制简单灵活的优点。

本发明的技术方案为：一种混合定子型永磁偏置磁悬浮开关磁阻电机，由外定子1，转子2，三个内定子和两个永磁环同中心轴嵌套设置组成；外定子1内侧为转子2，转子2内侧为内定子，三个内定子沿轴向从一端至另一端依次为内定子a3-1、内定子c3-3、内定子b3-2；第一永磁环6-1置于内定子a3-1、内定子c3-3之间，第二永磁环6-2置于内定子c3-3、内定子b3-2之间，外定子1上设置有主绕组极1-2，主绕组极1-2上设置有主绕组4，实现起动功能；转子2上设置有转子凸极2-1；三个内定子上设置有悬浮绕组极，内外两个内定子a3-1和内定子b3-2上设置有悬浮绕组a5-1和悬浮绕组b5-2，中间内定子c3-3不设置绕组，实现悬浮功能。

进一步，外定子1上等间隔地设置有12个主绕组极1-2，转子2上等间隔地设置有8个转子凸极2-1，三个内定子3沿轴向设置，分别等间隔地设置有4个悬浮极，内外两个内定子a3-1和内定子b3-2上设置绕组，沿径向同一方向的绕组相互串接。

进一步，第一永磁环6-1、第二永磁环6-2的厚度均不超过内定子轭3-1-2厚度。

进一步，第一永磁环6-1和第二永磁环6-2轴向充磁提供偏置磁场，但充磁方向相反，实现悬浮功能。

进一步，第一永磁环6-1产生的偏置磁场由N极出发，依次经过：内定子a3-1，内定子a3-1与转子2之间的气隙，转子2，内定子c3-3与转子2之间的气隙，内定子c3-3，返回S极；第二永磁环6-2产生的偏置磁场由N极出发，依次经过：内定子b3-2，内定子b3-2与转子2之间的气隙，转子2，内定子c3-3与转子2之间的气隙，内定子c3-3，返回S极；与悬浮绕组a5-1和悬浮绕组b5-2产生的控制磁场叠加产生悬浮力，且与主绕组4产生的转矩磁场相互独立，实现了解耦。

进一步，转子2材料为硅钢片叠加设置。

进一步，第一永磁环6-1和第二永磁环6-2材料为钕铁硼。

本发明有益效果如下：

1、外定子上的主绕组实现起动功能，内外两个内定子上的悬浮绕组实现转子的稳定悬浮功能，结构清晰，功能明确，维护和控制方便。

2、混合定子型永磁偏置磁悬浮开关磁阻电机偏置磁场由永磁环提供，与悬浮绕组产生的控制磁场共同作用形成悬浮磁场，产生悬浮力，进一步降低了装置的电磁功耗，提高了运行效率。