[实用新型]一种五自由度电磁型磁悬浮开关磁阻电机

摘要

本实用新型公布了一种五自由度电磁型磁悬浮开关磁阻电机，包括1个电磁型轴向径向磁轴承、1个开关磁阻电机和1个电磁型径向磁轴承；开关磁阻电机产生转矩，实现旋转运行；电磁型轴向径向磁轴承产生两个径向悬浮力和1个轴向悬浮力，电磁型径向磁轴承产生两个径向悬浮力，进而实现五自由度悬浮运行；两个磁轴承的偏置绕组和开关磁阻电机的m相电枢绕组同时产生转矩和偏置磁通。本实用新型电磁转换效率和可靠性高，实现了电机、磁轴承和控制系统的综合集成；通过控制五个悬浮绕组电流，调节五个悬浮力，控制变量少，控制简单，悬浮功率损耗小，悬浮精度高。

主权项

1.一种五自由度电磁型磁悬浮开关磁阻电机，包括1个电磁型轴向径向磁轴承、1个开关磁阻电机和1个电磁型径向磁轴承；/n所述开关磁阻电机串联布置在电磁型轴向径向磁轴承和电磁型径向磁轴承之间；/n所述开关磁阻电机，由磁阻电机定子、磁阻电机转子和电枢线圈构成；/n所述磁阻电机定子和磁阻电机转子均为凸极结构，所述磁阻电机转子布置在磁阻电机定子内；磁阻电机定子和磁阻电机转子的齿数有12/8、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，开关磁阻电机为三相工作制，磁阻电机定子和磁阻电机转子的齿数组合为8/6时，开关磁阻电机为四相工作制；/n其特征在于，所述电磁型轴向径向磁轴承，由径向定子Ⅰ、径向转子Ⅰ、径向悬浮线圈Ⅰ、偏置线圈Ⅰ、偏置定子Ⅰ、轴向定子Ⅰ、轴向转子Ⅰ、轴向悬浮线圈Ⅰ、偏置定子Ⅱ、轴向定子Ⅱ、轴向转子Ⅱ和轴向悬浮线圈Ⅱ构成；/n偏置定子Ⅰ、径向定子Ⅰ和偏置定子Ⅱ紧密串联布置，且径向定子Ⅰ布置于偏置定子Ⅰ和偏置定子Ⅱ之间；偏置定子Ⅰ紧密布置在轴向定子Ⅰ内，偏置定子Ⅱ紧密布置在轴向定子Ⅱ内；所述径向转子Ⅰ布置在径向定子Ⅰ内，所述轴向转子Ⅰ布置在偏置定子Ⅰ内，所述轴向转子Ⅱ布置在偏置定子Ⅱ内；/n所述轴向转子Ⅰ、径向转子Ⅰ和轴向转子Ⅱ紧密串联布置，且径向转子Ⅰ布置于轴向转子Ⅰ和轴向转子Ⅱ之间；所述轴向转子Ⅰ、径向转子Ⅰ和轴向转子Ⅱ套在转轴上；/n所述径向定子Ⅰ由4个E型结构Ⅰ构成，4个E型结构Ⅰ均匀分布，空间上相差90°，其中2个E型结构Ⅰ位于水平方向，剩余2个E型结构Ⅰ位于竖直方向；每个E型结构Ⅰ的齿数为3，包括1个宽齿Ⅰ和2个窄齿Ⅰ，且所述宽齿Ⅰ处于2个窄齿Ⅰ的中间；所述E型结构Ⅰ的宽齿Ⅰ与其2个窄齿Ⅰ间的夹角相等，且宽齿Ⅰ的齿宽等于窄齿Ⅰ的齿宽的二倍；所述径向转子Ⅰ为圆柱结构；/n所述偏置定子Ⅰ为凸极结构，齿数为4；所述偏置定子Ⅰ的4个齿均匀分布，空间上相差90°，其中偏置定子Ⅰ的2个齿位于水平方向，偏置定子Ⅰ的剩余2个齿位于竖直方向；所述轴向转子Ⅰ为圆柱结构；/n所述偏置定子Ⅱ为凸极结构，齿数为4；所述偏置定子Ⅱ的4个齿均匀分布，空间上相差90°，其中偏置定子Ⅱ的2个齿位于水平方向，偏置定子Ⅱ的剩余2个齿位于竖直方向；所述轴向转子Ⅱ为圆柱结构；/n所述E型结构Ⅰ中宽齿Ⅰ的齿宽与偏置定子Ⅰ、偏置定子Ⅱ的齿宽相等；处于同一空间位置的E型结构Ⅰ的1个宽齿Ⅰ与偏置定子Ⅰ的1个齿和偏置定子Ⅱ的1个齿共同组合成1个复合齿，共形成4个复合齿；/n所述轴向定子Ⅰ为轴向凸极结构，包括两个圆柱型定子齿，分别为外环形齿Ⅰ和内环形齿Ⅰ，且外环形齿Ⅰ的齿高大于内环形齿Ⅰ的齿高；所述内环形齿Ⅰ内有1个通孔Ⅰ，所述通孔Ⅰ的中心线与转轴的中心线重合；所述内环形齿Ⅰ的外径大于所述通孔Ⅰ的内径，所述通孔Ⅰ的内径大于转轴的外径；所述转轴贯穿轴向定子Ⅰ，且布置在所述通孔Ⅰ内；/n所述轴向定子Ⅱ为轴向凸极结构，包括两个圆柱型定子齿，分别为外环形齿Ⅱ和内环形齿Ⅱ，且外环形齿Ⅱ的齿高大于内环形齿Ⅱ的齿高；所述内环形齿Ⅱ内有1个通孔Ⅱ，所述通孔Ⅱ的中心线与转轴的中心线重合；所述内环形齿Ⅱ的外径大于所述通孔Ⅱ的内径，所述通孔Ⅱ的内径大于转轴的外径；所述转轴贯穿轴向定子Ⅱ，且布置在所述通孔Ⅱ内；/n所述电磁型径向磁轴承，包括径向定子Ⅱ、径向转子Ⅱ、偏置线圈Ⅱ和径向悬浮线圈Ⅱ；/n所述径向定子Ⅱ由4个E型结构Ⅱ和4个隔磁板组成，且4个E型结构Ⅱ和4个隔磁板交替布置；4个E型结构Ⅱ均匀分布，空间上相差90°，其中2个E型结构Ⅱ位于水平方向，剩余2个E型结构Ⅱ位于竖直方向；每个E型结构Ⅱ的齿数为3，包括1个宽齿Ⅱ和2个窄齿Ⅱ，且所述宽齿Ⅱ处于2个窄齿Ⅱ的中间；所述E型结构Ⅱ的宽齿Ⅱ与其2个窄齿Ⅱ间的夹角相等，且宽齿Ⅱ的齿宽等于窄齿Ⅱ的二倍；每个所述隔磁板与相邻的两个窄齿Ⅱ紧密布置，并构成一个组合齿，共4个；/n所述径向转子Ⅱ为圆柱结构，且布置于所述径向定子Ⅱ内，所述径向转子Ⅱ套在转轴上；所述轴向转子Ⅰ、径向转子Ⅰ、轴向转子Ⅱ、磁阻电机转子和径向转子Ⅱ依次共同套在转轴上；/n每个所述窄齿Ⅰ上绕有1个径向悬浮线圈Ⅰ，共8个；在水平方向位置处，2个所述E型结构Ⅰ中4个窄齿Ⅰ上的4个径向悬浮线圈Ⅰ串联，构成1个水平径向悬浮绕组Ⅰ；在竖直方向位置处，2个所述E型结构Ⅰ中4个窄齿Ⅰ上的4个径向悬浮线圈Ⅰ串联，构成1个竖直径向悬浮绕组Ⅰ；共计两个径向悬浮绕组Ⅰ；且两个径向悬浮绕组Ⅰ的匝数相等；/n每个所述复合齿上绕有1个偏置线圈Ⅰ，共4个；4个所述偏置线圈Ⅰ串联，构成1个偏置线圈串Ⅰ；/n所述轴向定子Ⅰ的内环形齿Ⅰ上绕有1个轴向悬浮线圈Ⅰ，共1个；所述轴向定子Ⅱ的内环形齿Ⅱ上绕有1个轴向悬浮线圈Ⅱ，共1个；所述轴向悬浮线圈Ⅰ和轴向悬浮线圈Ⅱ反向串联，构成1个轴向悬浮绕组；/n每个所述组合齿上绕有1个偏置线圈Ⅱ，共4个；4个所述偏置线圈Ⅱ串联形成1个偏置线圈串Ⅱ；/n每个所述宽齿Ⅱ上绕有1个径向悬浮线圈Ⅱ，共4个，其中两个径向悬浮线圈Ⅱ位于水平方向，剩余两个径向悬浮线圈Ⅱ位于竖直方向；位于水平方向的两个径向悬浮线圈Ⅱ反向串联，构成1个水平径向悬浮绕组Ⅱ；位于竖直方向的两个径向悬浮线圈Ⅱ反向串联，构成1个竖直径向悬浮绕组Ⅱ；共计两个径向悬浮绕组Ⅱ；且两个径向悬浮绕组Ⅱ的匝数相等；/n1个所述偏置线圈串Ⅰ和1个偏置线圈串Ⅱ串联，构成1个偏置绕组；/n所述开关磁阻电机的每个定子齿上绕有1个电枢线圈，所有磁阻电机定子齿上的电枢线圈，分m组，分别连接在一起，构成m个电枢绕组。/n