[发明专利]一种新型的三自由度无轴承开关磁阻电机

说明书

本发明公开了一种新型的三自由度无轴承开关磁阻电机，包括转子和定子，所述转子由转轴和转子铁心组成，所述转子铁心的外圆周均匀布置有数个转子齿；所述定子包括沿转子铁心径向向外依次相连的定子铁心、外隔磁环、轴向悬浮绕组，以及对称设置于转子铁心两侧的轴向控制铁心和两个定子永磁环，所述两个定子永磁环的同极相对，外壁连接外隔磁环，内壁分别连接有内隔磁环；所述定子铁心的内圆周均匀设置有四个悬浮齿，相邻悬浮齿之间的定子铁心的内圆周连接有隔磁体，所述隔磁体上均匀布置有数个转矩齿，述悬浮齿和转矩齿上分别绕制有径向悬浮绕组、转矩绕组。

技术领域

本发明涉及无轴承和磁悬浮电机制造技术领域，具体涉及一种新型的三自由度无轴承开关磁阻电机。

背景技术

无轴承和磁悬浮电机是上世纪80年代末发展起来的新型高速特种电机，无轴承电机主要分为磁阻型、感应型和无轴承开关磁阻电机三种，与其他两种相比，无轴承开关磁阻电机转子无永磁体，结构简单，转子强度高，且无感应型无轴承电机存在的转子复杂的感应磁场对悬浮和旋转的影响，是最具有工业应用前景的一种无轴承电机。传统的无轴承开关磁阻电机内部仅存在两个磁场，即转矩绕组磁场和悬浮绕组磁场，且转矩绕组磁场极对数P_M和悬浮绕组磁场极对数P_B之间必须满足P_M=P_B±1的关系，才能够产生稳定可控的径向悬浮力，转矩主要由转矩绕组磁场经过定转子齿形成的磁阻力产生，悬浮力由悬浮绕组磁场和转矩绕组磁场相互作用产生，造成传统无轴承开关磁阻电机悬浮力和转矩之间的解耦控制极为复杂，限制了传统无轴承开关磁阻电机的工业应用进程。

此外，无轴承开关磁阻电机若要实现五自由度悬浮运行，需要轴向磁悬浮轴承与其配合使用。轴向磁轴承势必会增加悬浮电机系统的轴向长度，进而降低临界转速和功率密度。因此，在实现转矩和悬浮力解耦控制基础上，实现无轴承开关磁阻电机和轴向磁轴承的集成化已成为磁悬浮电机领域的研究热点。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构紧凑，轴向悬浮力、径向悬浮力和转矩无耦合的新型的三自由度无轴承开关磁阻电机。

本发明通过以下技术方案实现：

一种新型的三自由度无轴承开关磁阻电机，包括转子和定子，所述转子由转轴和转子铁心组成，所述转子铁心的外圆周均匀布置有数个转子齿；所述定子包括沿转子铁心径向向外依次相连的定子铁心、外隔磁环、轴向悬浮绕组，以及对称设置于定子铁心两侧的轴向控制铁心和两个定子永磁环，所述轴向控制铁心的外沿对接，内沿向转子铁心延伸并设置有轴向工作气隙，所述两个定子永磁环的同极相对，外壁连接外隔磁环，内壁分别连接有内隔磁环；所述定子铁心的内圆周均匀设置有四个悬浮齿，相邻悬浮齿之间的定子铁心的内圆周连接有隔磁体，所述隔磁体上均匀布置有数个转矩齿，所述悬浮齿、转矩齿与转子铁心之间设置有径向工作气隙，所述悬浮齿和转矩齿上分别绕制有径向悬浮绕组、转矩绕组。

本发明的进一步方案是，所述悬浮齿的齿宽大于转矩齿的齿宽，且悬浮齿齿宽大于电机一个极距。

本发明的再进一步方案是，所述定子永磁环由稀土永磁材料或铁氧永磁材料制成。

本发明与现有技术相比的优点在于：