[发明专利]磁悬浮开关磁阻电机及其悬浮力控制装置、方法和系统

权利要求书

1.磁悬浮开关磁阻电机，其特征在于，包括多个转矩线圈(5)、多个悬浮线圈(6)、转轴(13)、永磁环(8)以及两个并列设置的定转模组；

各定转模组包括径向力定子(1)、转矩定子(3)、非导磁支撑架(4)、定子环形导磁轭(9)、转子(11)以及转子环形导磁轭(12)；

两个定转模组的定子环形导磁轭之间设有永磁环(8)；

所述转子环形导磁轭(12)、转子(11)、径向力定子(1)以及定子环形导磁轭(9)依次从里往外同轴套设在转轴(13)外；

所述转矩定子(3)包括基座Ⅱ，基座Ⅱ内侧设有两个相对设置的凸齿Ⅱ；

所述转子(11)包括环形基座Ⅲ，环形基座Ⅲ的外周部等距设有16个凸齿Ⅲ；

所述径向力定子(1)包括环形基座Ⅰ，环形基座Ⅰ的内周部等距设有6个凸齿Ⅰ；

各相邻凸齿Ⅰ之间同轴嵌设有非导磁支撑架(4)，非导磁支撑架一侧连接环形基座Ⅰ，非导磁支撑架另一侧同轴设有基座Ⅱ；

所述转矩线圈(5)和悬浮线圈(6)缠绕的方式为以下D1+D3、D2+D3、D1+D4以及D2+D4四种组合中的任意一种：

D1：位于两个定转模组同一径向上并列的转矩定子(3)中各并列的凸齿Ⅱ上共同绕有一个转矩线圈(5)，各并列的转矩定子(3)的两个转矩线圈(5)串联，获得转矩线圈串，轴对称的转矩线圈串两两串联为转矩绕组，获得电枢一体的三相转矩绕组；

D2：各凸齿Ⅱ上单独绕有一个转矩线圈(5)，各转矩定子(3)的两个转矩线圈(5)串联，获得转矩线圈串，各定转模组中轴对称的转矩线圈串两两串联为转矩绕组，获得电枢分体的三相转矩绕组；

D3：各凸齿Ⅰ上单独绕有一个悬浮线圈(6)，位于两个定转模组同一径向上并列的凸齿Ⅰ上的悬浮线圈分别串联，获得悬浮线圈串，轴对称的悬浮线圈串两两串联为悬浮绕组，获得二自由度的三相悬浮绕组；

D4：各凸齿Ⅰ上单独绕有一个悬浮线圈(6)，各定转模组中轴对称的悬浮线圈(6)两两串联为悬浮绕组，获得四自由度的三相悬浮绕组。

2.根据权利要求1所述的磁悬浮开关磁阻电机，其特征在于，所述永磁环(8)为环形结构。

3.根据权利要求2所述的磁悬浮开关磁阻电机，其特征在于，所述永磁环(8)采用轴向充磁方式充磁。

4.根据权利要求1所述的磁悬浮开关磁阻电机，其特征在于，各凸齿Ⅰ的极弧角为22.5°。

5.根据权利要求1所述的磁悬浮开关磁阻电机，其特征在于，所述非导磁支撑架(4)弧形设置。

6.磁悬浮开关磁阻电机的悬浮力控制装置，其特征在于，包括控制单元、clark变换单元、比例积分控制器、位移检测传感器以及电流传感器；

所述位移检测传感器检测转子的径向位移量，位移检测传感器输出端连接比例积分控制器，比例积分控制器输出端连接控制单元；

所述电流传感器输检测悬浮绕组的实时电流信号，电流传感器输出端连接clark变换单元，clark变换单元输出端连接控制单元；

所述控制单元输出端的设置方式包括以下E和F两种中任意一种：

E：所述接控制单元输出端设有一路三相全桥逆变电路，三相全桥逆变电路包括三个桥臂，各桥臂包括互补导通的上开关管和下开关管，各开关管耦接于径向力定子(1)；

F：所述接控制单元输出端设有两路并联的三相全桥逆变电路，各路三相全桥逆变电路均包括三个桥臂，各桥臂包括互补导通的上开关管和下开关管，其中一路三相全桥逆变电路中各开关管耦接于一个定转模组的径向力定子(1)，另一路三相全桥逆变电路中各开关管耦接于另一个定转模组的径向力定子(1)。

7.根据权利要求6所述的磁悬浮开关磁阻电机的悬浮力控制装置，其特征在于，所述接控制单元输出端设有一路不对称桥式驱动电路，不对称桥式驱动电路耦接于转矩定子(3)。