[发明专利]一种锥形磁悬浮开关磁阻电机系统及其控制方法

摘要

本发明公布了一种锥形磁悬浮开关磁阻电机系统及其控制方法，所述系统由一个开关磁阻电机和两个锥形磁轴承构成，两个锥形磁轴承布置在开关磁阻电机两侧；每个锥形定子上绕有偏置、径向和轴向悬浮绕组，所有偏置绕组串联构成一套偏置绕组，串联到电枢绕组新型不对称半桥功率变换器的直流母线中；每个磁轴承的轴向悬浮绕组串联，构成两轴向悬浮绕组，独立控制，除产生轴向力外，还产生一定的偏置磁通；旋转控制方式与传统开关磁阻电机相同；悬浮力仅与偏置电流和六个悬浮电流有关，控制中简化到五个；偏置电流始终为三相电枢电流之和，且不控制，转矩与悬浮力间解耦控制。本发明集成度高，电枢电流利用率高，结构简单，控制简单，高速适应性强。

主权项

1.一种锥形磁悬浮开关磁阻电机系统，包括锥形磁轴承Ⅰ、开关磁阻电机和锥形磁轴承Ⅱ；所述锥形磁轴承Ⅰ和锥形磁轴承Ⅱ分别布置于开关磁阻电机的两侧；所述锥形磁轴承Ⅰ由锥形定子Ⅰ、锥形转子Ⅰ、偏置线圈Ⅰ、径向悬浮线圈Ⅰ和轴向悬浮线圈Ⅰ构成；所述锥形磁轴承Ⅱ由锥形定子Ⅱ、锥形转子Ⅱ、偏置线圈Ⅱ、径向悬浮线圈Ⅱ和轴向悬浮线圈Ⅱ构成；所述开关磁阻电机由磁阻电机定子、磁阻电机转子和磁阻电机线圈构成；所述锥形转子Ⅰ布置在锥形定子Ⅰ内，磁阻电机转子布置在磁阻电机定子内，锥形转子Ⅱ布置在锥形定子Ⅱ内；所述锥形转子Ⅰ、磁阻电机转子和锥形转子Ⅱ套在转轴上；所述锥形定子Ⅰ、磁阻电机定子和锥形定子Ⅱ串联布置，且之间均存在间隙；所述磁阻电机定子和磁阻电机转子均为凸极结构，磁阻电机定子和磁阻电机转子的齿数有12/8或6/4或8/6三种组合形式；其中磁阻电机定子和磁阻电机转子的齿数组合为12/8或6/4时，开关磁阻电机的相数m为3，磁阻电机定子和磁阻电机转子的齿数组合为8/6时，开关磁阻电机的相数m为4；所述磁阻电机定子和磁阻电机转子的齿数采用12/8组合，即所述磁阻电机定子齿数为12、磁阻电机转子齿数为8、电机相数m为3时，每4个相隔90°的磁阻电机定子齿上的磁阻电机线圈，采用串联、或并列、或串并结合的连接方式，连接在一起，构成1个电枢绕组，共形成3个电枢绕组；或所述磁阻电机定子和磁阻电机转子的齿数采用6/4组合，即所述磁阻电机定子齿数为6、磁阻电机转子齿数为4、电机相数m为3时，每2个相隔180°的磁阻电机定子齿上的磁阻电机线圈，采用串联、或并列的连接方式，连接在一起，构成1个电枢绕组，共形成3个电枢绕组；或所述磁阻电机定子和磁阻电机转子的齿数采用8/6组合，即所述磁阻电机定子齿数为8、磁阻电机转子齿数为6、电机相数m为4时，每2个相隔180°的磁阻电机定子齿上的磁阻电机线圈，采用串联、或并列的连接方式，连接在一起，构成1个电枢绕组，共形成4个电枢绕组；所述锥形定子Ⅰ和锥形定子Ⅱ均为锥形凸极结构，二者的定子齿数为4，所述锥形转子Ⅰ和锥形转子Ⅱ均为锥形圆柱结构；锥形定子Ⅰ、锥形定子Ⅱ、锥形转子Ⅰ和锥形转子Ⅱ的锥形角相等；锥形定子Ⅰ和锥形转子Ⅰ的锥形角开口方向相同，锥形定子Ⅱ和锥形转子Ⅱ的锥形角开口方向相同；锥形定子Ⅰ和锥形转子Ⅰ的锥形角开口方向与锥形定子Ⅱ和锥形转子Ⅱ的锥形角开口方向相反；其特征在于，所述锥形定子Ⅰ的每个定子齿上绕有1个偏置线圈Ⅰ、1个轴向悬浮线圈Ⅰ和1个径向悬浮线圈Ⅰ，共4个偏置线圈Ⅰ、4个轴向悬浮线圈Ⅰ和4径向悬浮线圈Ⅰ；所述锥形定子Ⅱ的每个定子齿上绕有1个偏置线圈Ⅱ、1个轴向悬浮线圈Ⅱ和1个径向悬浮线圈Ⅱ，共4个偏置线圈Ⅱ、4个轴向悬浮线圈Ⅱ和4径向悬浮线圈Ⅱ；所述锥形定子Ⅰ的径向悬浮线圈Ⅰ连接方式为：在水平方向相隔180°的2个径向悬浮线圈Ⅰ串联，构成1个水平方向径向悬浮绕组Ⅰ；在竖直方向相隔180°的2个径向悬浮线圈Ⅰ串联，构成1个竖直方向径向悬浮绕组Ⅰ；所述锥形定子Ⅱ的径向悬浮线圈Ⅱ连接方式为：在水平方向相隔180°的2个径向悬浮线圈Ⅱ串联，构成1个水平方向径向悬浮绕组Ⅱ；在竖直方向相隔180°的2个径向悬浮线圈Ⅱ串联，构成1个竖直方向径向悬浮绕组Ⅱ；所述锥形定子Ⅰ的4个轴向悬浮线圈Ⅰ串联，构成1个轴向悬浮绕组Ⅰ；所述锥形定子Ⅱ的4个轴向悬浮线圈Ⅱ串联，构成1个轴向悬浮绕组Ⅱ；所述锥形定子Ⅰ的4个偏置线圈Ⅰ串联，构成1个偏置线圈串Ⅰ，所述锥形定子Ⅱ的4个偏置线圈Ⅱ串联，构成1个偏置线圈串Ⅱ；所述1个偏置线圈串Ⅰ和1个偏置线圈串Ⅱ串联，构成1个偏置绕组。