[发明专利]一种高集成磁悬浮开关磁阻电机

说明书

本发明涉及一种高集成磁悬浮开关磁阻电机，由混合定子和转子组成。其中混合定子包含一对定子轭，两者间粘贴有轴向永磁环。每个定子轭上各有一对定子悬浮齿极，前侧定子悬浮齿极的轴向长度与前侧定子轭一致，后侧定子悬浮齿极的轴向长度与转子一致，其中转子轴向长度为前侧定子轭、轴向永磁环及后侧定子轭之和。后侧定子悬浮齿极与前侧定子轭之间留有工作气隙。定子的相邻两定子悬浮齿极之间设有永磁体，实现电机转子两自由度的悬浮。后侧定子轭还包括一对电机转矩齿极，实现电机转子的电动/发电。电机转子分为两部分，前侧为光滑圆柱形，后侧为凸极结构，两部分轴向长度相同。本发明结合了磁轴承与开关磁阻电机，结构紧凑，运行速度极高。

技术领域

本发明属于高速传动领域，发明了一种结构紧凑，稳定悬浮，高速旋转的磁悬浮开关磁阻电机。

背景技术

开关磁阻电机结构简单、成本低廉、调速性能好，在宽调速范围内具有较高效率，应用前景广阔。而两相开关磁阻电机具有良好的高速性能，有效避开了低速脉动大的缺点。在仅需单向旋转的场合，可大大减少制造成本及控制功率器件数量，具有极高的应用价值。磁轴承技术利用电磁力将转子悬浮至空中，避免了机械接触，因而具有无摩擦磨损、可支承转速高、无需润滑、寿命长等优点，广泛应用于飞轮储能、高速机床等工业领域。

然而市场上缺少将磁轴承和两相开关磁阻电机结合的电机。

发明内容

为此，本发明提出一种磁悬浮开关磁阻电机，将磁轴承和两相开关磁阻电机合为一个整体，整合两者的优点，该电机具有高速旋转，稳定悬浮等优点。本发明提出一种磁悬浮开关磁阻电机，包括前侧定子1、轴向永磁环2、后侧定子3、永磁体4、转子5、隔磁板6、主气隙7及辅助气隙8；

所述转子5轴向长度为前侧定子1、轴向永磁环2及后侧定子3之和。

所述转子5形状上分为转子前侧5-1和转子后侧5-2，转子前侧5-1为光滑圆柱结构，转子后侧5-2为14齿凸极结构。转子前侧5-1和转子后侧5-2的轴向长度相等。

所述轴向永磁环2采用轴向充磁方式。

所述永磁体4有四个，其轴向长度与转子后侧5-2一致，排布方式为同极相对地置于四个悬浮齿极之间。

所述转子5与前侧定子1和后侧定子3间留有等间隙主气隙7。

在电机前侧面x方向上，所述前侧定子1包括一对前侧定子悬浮齿极1-2，其轴向长度与前侧定子轭1-1一致，前侧定子悬浮齿极1-2的末端延伸至与所述永磁体4相接。

在电机后侧面y方向上，所述后侧定子3包括一对后侧悬浮齿极3-2，且连接在后侧定子轭3-1上，其轴向长度与转子5一致，即后侧定子悬浮齿极3-2轴向延伸至电机前侧面，且在前侧面上径向延伸至永磁体4处，与前侧定子悬浮齿极1-2构成一个完整的环形结构。后侧定子悬浮齿极3-2在轴向延伸时，与前侧定子1和轴向永磁环2之间留有辅助气隙8。

在电机后侧面x方向上，所述后侧定子3包括一对转矩齿3-5，与转子后侧5-2构成开关磁阻电机。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：前侧定子悬浮齿极1-2上绕有控制线圈 1-3，后侧定子悬浮齿极3-2在前侧面的径向延伸部分上绕有控制线圈3-3，两套控制线圈 1-3和3-3实现电机转子的两自由度悬浮。

进一步地，包括一对转矩齿3-5，每个转矩齿3-5包括三个齿极，除中间齿极外，其余齿极上均绕有转矩线圈3-4。在转矩齿3-5与后侧定子轭3-1连接部分，用隔磁板6粘连，以避免定子轭内悬浮磁场和转矩磁场耦合，所述转矩齿3-5、转矩线圈3-4与转子后侧5-2 构成一个两相开关磁阻电机，实现电机的电动。