[发明专利]一种盘式三自由度磁悬浮开关磁阻电机

说明书

本发明公开了一种盘式三自由度磁悬浮开关磁阻电机，包括定子和双盘式转子，所述定子包括从外向内同轴依次相连的轴向定子铁心、永磁环、径向定子铁心；所述轴向定子铁心的轴向两端分布有轴向悬浮齿，相邻轴向悬浮齿之间通过轴向隔磁块均布有数个轴向转矩齿，所述轴向悬浮齿和轴向转矩齿上分别绕制有轴向悬浮绕组和轴向转矩绕组；所述径向定子铁心的内圆周有径向悬浮齿，相邻径向悬浮齿之间通过径向隔磁块均布有径向转矩齿，所述径向悬浮齿和径向转矩齿上分别绕制有径向悬浮绕组和径向转矩绕组；所述双盘式转子由转子铁心、盘式转子、转轴组成，所述盘式转子内端设置有轴向转子齿，所述转子铁心中部设置有径向转子齿。

技术领域

本发明涉及无轴承磁悬浮电机技术领域，具体涉及一种盘式三自由度磁悬浮开关磁阻电机。

背景技术

无轴承电机具有无摩擦、磨损、无需润滑和密封，易于实现更高转速和更大功率运行，在航空航天、涡轮分子泵、飞轮储能、密封泵、高速电主轴等领域具有广阔的应用前景。无轴承电机主要分为无轴承异步（感应）电机、无轴承永磁同步电机和无轴承开关磁阻电机三种。特别是其中的无轴承开关磁阻电机具有结构简单，机械强度高、控制灵活、容错性能好，鲁棒性好等优势，在电动汽车、通用工业、家用电器等领域具有广阔的应用前景。

要实现无轴承开关磁阻电机转子稳定悬浮，必须在径向四个自由度和轴向单自由度上同时施加主动控制力。传统的五自由度无轴承开关磁阻电机通常有以下三种结构：

1、采用一个轴承磁轴承和两个两自由度无轴承开关磁阻电机构成；

2、采用一个轴向磁轴承、一个径向磁轴承和一个两自由度无轴承开关磁阻电机构成；

3、采用一个三自由度径向-轴向磁轴承和一个无轴承开关磁阻电机构成；

这三种结构均需单独采用轴向磁轴承，增大了系统轴向长度，降低了系统临界转速，限制了转速和功率的进一步提升，并且传统的无轴承开关磁阻电机每个定子齿上均绕制两套绕组，即悬浮绕组和转矩绕组，且两套绕组极对数必须满足加减一的关系，通过协调控制转矩绕组和悬浮绕组电流，同时产生转矩和悬浮力，转矩控制和悬浮控制之间存在强耦合。

发明内容

本发明的目的是提供一种体积小、重量轻、结构紧凑的盘式三自由度磁悬浮开关磁阻电机，为特种电气传动提供新的解决方案。

本发明通过以下技术方案实现：

一种盘式三自由度磁悬浮开关磁阻电机，包括定子和双盘式转子，所述定子包括从外向内同轴依次相连的轴向定子铁心、永磁环、径向定子铁心；所述轴向定子铁心的轴向两端均匀分布有数个轴向悬浮齿，相邻轴向悬浮齿之间的轴向定子铁心端面连接有轴向隔磁块，所述轴向隔磁块上均布有数个轴向转矩齿，所述轴向悬浮齿和轴向转矩齿上分别绕制有轴向悬浮绕组和轴向转矩绕组；所述径向定子铁心的内圆周均布有数个径向悬浮齿，相邻径向悬浮齿之间的径向定子铁心内圆周连接有径向隔磁块，所述径向隔磁块上均布有数个径向转矩齿，所述径向悬浮齿和径向转矩齿上分别绕制有径向悬浮绕组和径向转矩绕组；所述双盘式转子由转子铁心，以及分别同轴连接于转子铁心两端的盘式转子组成，所述转子铁心同轴连接有延伸出盘式转子外端的转轴，盘式转子的内端设置有正对轴向定子铁心的轴向转子齿，所述转子铁心贯穿定子，其中部设置有正对径向定子铁心的径向转子齿。

本发明的进一步方案是，所述轴向悬浮齿的齿宽大于轴向转矩齿的齿宽和电机的极距；所述径向悬浮齿的齿宽大于径向转矩齿的齿宽和电机的极距。

本发明的进一步方案是，所述永磁环采用稀土永磁体或铁氧体永磁体制成。

本发明与现有技术相比的优点在于：