[发明专利]一种五自由度混合励磁磁悬浮开关磁阻电机

说明书

本发明涉及一种五自由度混合励磁磁悬浮开关磁阻电机，包括永磁体1，内定子导磁板2，内定子3，内定子气隙4，转子5，外定子导磁板6，外定子轭7，外定子悬浮极8，隔磁板9，外定子转矩极10，外定子悬浮极绕组11，外定子转矩极绕组12，外定子气隙13。永磁体1提供电机产生悬浮力所需的偏置磁场，该磁场通过永磁体1，内定子导磁板2，外定子导磁板6，外定子轭7，外定子悬浮极8，外定子气隙13，转子5，内定子气隙4，内定子3形成闭合回路。通过隔磁板9的作用，外定子转矩极10和外定子悬浮极8之间无磁场耦合。同时，外定子悬浮极绕组11独立控制。本发明结构紧凑，系统功耗低，效率高，转矩和悬浮力无耦合且控制简单灵活。

技术领域

本发明涉及一种五自由度混合励磁磁悬浮开关磁阻电机，其转矩磁通路径为短磁路且无磁通反向，提高了开关磁阻电机输出转矩，可作为高速、高效率电机，特别适用于飞轮电池领域。

背景技术

随着我国经济持续的高速发展，工业中众多领域如高速机床，离心机，压缩机，飞轮电池等需要高速甚至超高速电机的驱动，机械轴承支承转轴的高速/超高速电机中，由于电机高速旋转使得摩擦阻力增加，轴承磨损严重，需定期维护，电机寿命短，且因摩擦过程中，产生大量的热量，电机工作效率低。高速、高效率电机越来越受到重视，然而可靠性、高损耗等问题制约着高速、高效率电机的发展。

发明内容

本发明提出了一种开关磁阻电机改进结构，具有结构紧凑、功耗低、效率高、转矩和悬浮力无耦合且控制简单灵活的优点。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种五自由度混合励磁磁悬浮开关磁阻电机，包括永磁体，内定子导磁板，内定子，内定子气隙，转子，外定子导磁板，外定子轭，外定子悬浮极，隔磁板，外定子转矩极，外定子悬浮极绕组，外定子转矩极绕组，外定子气隙；

永磁体一端连接内定子导磁板的中心处，另一端连接内定子，转子与内定子之间留有内定子气隙，转子有多个凸极齿，多个凸极齿与外定子悬浮极以及外定子转矩极之间留有外定子气隙；外定子轭的外侧与外定子导磁板相连，外定子轭内侧与四个等间距分布的外定子悬浮极相连，相邻两个外定子悬浮极之间安装有隔磁板，隔磁板外侧与定子轭相连，内侧安转外定子转矩极；外定子悬浮极上叠绕外定子悬浮极绕组，外定子转矩极上叠绕外定子转矩极绕组，隔磁板解决了产生悬浮力的磁场与产生转矩的磁场之间的耦合。

进一步，永磁体产生的磁场经过永磁体，内定子导磁板，外定子导磁板，外定子轭，外定子悬浮极，外定子气隙，转子，内定子气隙，内定子形成闭合回路。

进一步，永磁体产生的磁场作为产生悬浮力所需的偏置磁场，通过控制外定子悬浮极绕组电流大小和方向即可实现转子的悬浮。

进一步，外定子转矩极绕组中的四相电流均独立控制，具有单绕组、短磁路结构。

进一步，转子共有14个凸极齿，凸极齿与外定子悬浮极以及外定子转矩极之间留有外定子气隙。

进一步，采用隔磁板，实现了转矩与悬浮力的解耦。

所述内定子导磁板和外定子导磁板，由导磁良好的材料制成，如硅钢，内定子导磁板分别与永磁体和外定子导磁板相连。

所述内定子由导磁良好的材料制成，如硅钢，其为圆盘形，轴向长度与转子，外定子相同，内定子与转子之间留有内定子气隙。

所述转子由导磁良好的材料制成，如硅钢。

所述外定子轭由导磁良好的材料制成，如硅钢，外定子轭外侧与外定子导磁板相连，外定子轭内侧与四个等间距分布的外定子悬浮极相连，相邻两个外定子悬浮极之间安装有隔磁板，解决了产生悬浮力的磁场与产生转矩的磁场之间的耦合，提高了电机的运行可靠性。

所述隔磁板外侧与定子轭相连，内侧安转外定子转矩极。