[发明专利]三悬浮极磁悬浮薄片开关磁阻电机

说明书

本发明涉及磁悬浮薄片开关磁阻电机技术领域，公开了一种三悬浮极磁悬浮薄片开关磁阻电机，包括定子和转子，定子包括电机定子铁心、导磁桥、永磁环；电机定子铁心的内周间隔分布三个定子悬浮齿与三个定子转矩齿；定子转矩齿通过隔磁铝块与电机定子铁心相连；定子转矩齿为沿轴向分布的三个倒“U”形结构；导磁桥两端通过永磁环连接定子铁心，导磁桥中部为向内凸出并伸入转子内部的集磁环；转子外侧均匀分布转子齿，与电机定子铁心间形成外侧气隙，与集磁环之间形成内侧气隙。本发明仅需一个三相逆变器就能实现转子两自由度稳定悬浮，转矩磁通路径与悬浮磁通路径隔开，转矩与悬浮力之间自然解耦，具有悬浮力密度大，造价与功耗低，控制简单等优点。

技术领域

本发明涉及磁悬浮薄片开关磁阻电机技术领域，具体涉及一种三悬浮极磁悬浮薄片开关磁阻电机。

背景技术

磁悬浮开关磁阻电机转子上无永磁体和绕组，具有无摩擦磨损、结构简单、坚固，强度高的优点，易于实现高速运行，在高速应用领域极具应用前景。

要实现磁悬浮开关磁阻电机转子稳定悬浮运行，需采用两自由度磁悬浮开关磁阻电机、径向两自由度磁轴承、轴向单自由度磁轴承或径向-轴向三自由度磁悬浮轴承组成五自由度磁悬浮开关磁阻电机系统，导致系统轴向长度较长、临界转速低，悬浮力密度与功率密度较低，且悬浮力与转矩之间存在强耦合，控制复杂，难以在小型化液体传输领域得到工业应用。传统的无轴承开关磁阻电机每个齿上有两套绕组，两套绕组产生的磁场共同作用产生悬浮力和转矩，使得悬浮磁场和转矩磁场耦合严重，控制复杂。此外，传统的无轴承开关磁阻电机没有永磁体，无法实现薄片化设计，因此也限制其在密封泵等液体传输领域的应用。中国发明专利：一种永磁偏置无轴承开关磁阻电机（CN102306995A），定转子极为12/14，定子上为4个悬浮极和8个转矩极，转子齿数为14，实现了转矩与悬浮力自然解耦，但是该结构的磁悬浮开关磁阻电机，需两个开关功放才能实现转子两自由度稳定悬浮，且径向圆周极数较多，极面积较小，导致悬浮力小，难以体现其优异性能。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种三悬浮极磁悬浮薄片开关磁阻电机，并将电机定转子做成薄片状，轴向利用磁阻力被动悬浮，仅需一个三相逆变器就能控制转子径向两自由度稳定悬浮，径向利用率高，悬浮力密度与转矩密度较高。

技术方案：本发明提供了一种三悬浮极磁悬浮薄片开关磁阻电机，包括定子和位于定子内的转子，所述定子包括电机定子铁心、导磁桥、永磁环；所述电机定子铁心的内周间隔分布有定子悬浮齿A、定子悬浮齿B、定子悬浮齿C，以及定子转矩齿X、定子转矩齿Y、定子转矩齿Z，三个定子悬浮齿与三个定子转矩齿间隔设置，所述定子转矩齿X、定子转矩齿Y、定子转矩齿Z分别通过隔磁铝块与电机定子铁心相连；三个定子悬浮齿上均绕制三相对称悬浮绕组，且为星形连接；三个定子转矩齿均为沿轴向分布的倒“U”形结构，其“U”形开口端朝向所述转子，每个倒“U”形定子转矩齿上分别绕制相互反向串联的转矩绕组；导磁桥两端通过永磁环连接定子铁心，导磁桥中部为向内凸出并伸入转子内部的集磁环，转子外侧均匀分布六个转子齿，为转子齿R₁~转子齿R₆，其与所述电机定子铁心间形成外侧气隙，与所述集磁环之间形成内侧气隙。

进一步地，所述三个定子悬浮齿之间互差120˚，且所述定子悬浮齿A轴线与+x轴重合。

进一步地，所述三个定子悬浮齿弧度为60˚，所述转子齿R₁~转子齿R₆弧度均为30˚，所述定子转矩齿X、定子转矩齿Y、定子转矩齿Z为不对称分布，每个定子转矩齿的弧度均为30˚。

进一步地，所述定子转矩齿X轴线位于+x轴逆时针60˚，定子转矩齿Y轴线位于+x轴逆时针200˚，定子转矩齿Z轴线位于+x轴逆时针280˚。