[發(fā)明專利]一種五自由度共勵(lì)式磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)及控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710847334.6
• 申請(qǐng)日: 2017-09-19
• 公開（公告）號(hào): CN107529681B
• 公開（公告）日: 2019-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉澤遠(yuǎn);蔡駿
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京埃克銳特機(jī)電科技有限公司
• 主分類號(hào): H02K7/09
• 分類號(hào): H02K7/09;H02K1/14;H02K1/24;H02K3/28;H02P25/08
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 朱小兵

1.一種五自由度共勵(lì)式磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)，包括1個(gè)混合磁軸承、1個(gè)開關(guān)磁阻電機(jī)和1個(gè)徑向磁軸承；

所述開關(guān)磁阻電機(jī)布置在混合磁軸承和徑向磁軸承之間；

所述混合磁軸承，由徑向定子Ⅰ、軸向定子Ⅰ、軸向定子Ⅱ、磁軸承轉(zhuǎn)子Ⅰ、定子導(dǎo)磁軛、轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁軛、偏置線圈Ⅰ、徑向懸浮線圈Ⅰ、軸向懸浮線圈組成；

所述徑向磁軸承，由徑向定子Ⅱ、磁軸承轉(zhuǎn)子Ⅱ、偏置線圈Ⅱ、徑向懸浮線圈Ⅱ組成；

所述開關(guān)磁阻電機(jī)，由磁阻電機(jī)定子、磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子和電樞線圈構(gòu)成；

所述磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子布置在磁阻電機(jī)定子內(nèi)，所述磁阻電機(jī)定子和磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子均為凸極結(jié)構(gòu)，磁阻電機(jī)定子和磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子的齒數(shù)有12/8、6/4、8/6三種組合形式；其中磁阻電機(jī)定子和磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子的齒數(shù)組合為12/8或6/4時(shí)，開關(guān)磁阻電機(jī)為三相工作制，磁阻電機(jī)定子和磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子的齒數(shù)組合為8/6時(shí)，開關(guān)磁阻電機(jī)為四相工作制；

所述軸向定子Ⅰ、徑向定子Ⅰ和軸向定子Ⅱ串聯(lián)布置在定子導(dǎo)磁軛內(nèi)，徑向定子Ⅰ布置在軸向定子Ⅰ和軸向定子Ⅱ之間，徑向定子Ⅰ與定子導(dǎo)磁軛間存在空氣隙，軸向定子Ⅰ、軸向定子Ⅱ與定子導(dǎo)磁軛緊密布置；

所述磁軸承轉(zhuǎn)子Ⅰ布置在徑向定子Ⅰ內(nèi)，且磁軸承轉(zhuǎn)子Ⅰ套在轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁軛上；

所述磁軸承轉(zhuǎn)子Ⅱ布置在徑向定子Ⅱ內(nèi)；

所述轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁軛、磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子和磁軸承轉(zhuǎn)子Ⅱ套在轉(zhuǎn)軸上，且所述磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子布置在轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁軛和磁軸承轉(zhuǎn)子Ⅱ之間；

所述徑向定子Ⅰ為雙凸極結(jié)構(gòu)，包括4個(gè)定子內(nèi)齒和4個(gè)定子外齒；4個(gè)定子內(nèi)齒均勻布置，在空間上相差90°；4個(gè)定子外齒均勻布置，在空間上相差90°；其中，2個(gè)定子內(nèi)齒和2個(gè)定子外齒都位于水平方向，剩余2個(gè)定子內(nèi)齒和2個(gè)定子外齒都位于豎直方向；

所述軸向定子Ⅰ與軸向定子Ⅱ均為├型結(jié)構(gòu)，所述├型結(jié)構(gòu)的凸極方向?yàn)檩S向方向，與水平、豎直方向構(gòu)成的平面垂直；所述軸向定子Ⅰ與軸向定子Ⅱ凸極朝向相反，均指向徑向定子Ⅰ；所述├型結(jié)構(gòu)內(nèi)均有1個(gè)通孔，所述通孔的中心線與轉(zhuǎn)軸的中心線重合；每個(gè)所述├型結(jié)構(gòu)的凸極部分形成1個(gè)環(huán)形齒；所述環(huán)形齒的外徑大于所述通孔的直徑，所述通孔的直徑大于轉(zhuǎn)軸的外徑；所述轉(zhuǎn)軸貫穿所述軸向定子Ⅰ與軸向定子Ⅱ，且布置在所述通孔內(nèi)；

所述定子導(dǎo)磁軛、磁軸承轉(zhuǎn)子Ⅰ和轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁軛均為環(huán)形結(jié)構(gòu)；

每個(gè)所述定子內(nèi)齒上繞有1個(gè)徑向懸浮線圈Ⅰ，共形成4個(gè)懸浮線圈Ⅰ；每個(gè)所述定子外齒上繞有1個(gè)偏置線圈Ⅰ，共形成4個(gè)偏置線圈Ⅰ；每個(gè)所述環(huán)形齒上繞有1個(gè)軸向懸浮線圈，共形成2個(gè)軸向懸浮線圈；

在水平方向位置處，繞在2個(gè)定子內(nèi)齒上的2個(gè)徑向懸浮線圈Ⅰ串聯(lián)，構(gòu)成1個(gè)水平徑向懸浮繞組Ⅰ；

在豎直方向位置處，繞在2個(gè)定子內(nèi)齒上的2個(gè)徑向懸浮線圈Ⅰ串聯(lián)，構(gòu)成1個(gè)豎直徑向懸浮繞組Ⅰ；

4個(gè)所述偏置線圈Ⅰ串聯(lián)構(gòu)成1個(gè)偏置線圈串Ⅰ；

2個(gè)所述軸向懸浮線圈串聯(lián)構(gòu)成1個(gè)軸向懸浮繞組；

所述徑向定子Ⅱ由4個(gè)E型結(jié)構(gòu)構(gòu)成，4個(gè)E型結(jié)構(gòu)均勻分布，空間上相差90°；4個(gè)所述E型結(jié)構(gòu)分別位于水平正方向、豎直正方向、水平負(fù)方向和豎直負(fù)方向；

每個(gè)E型結(jié)構(gòu)的齒數(shù)為3，包括1個(gè)寬齒和2個(gè)窄齒，且所述寬齒處于2個(gè)窄齒的中間；所述E型結(jié)構(gòu)的寬齒與其2個(gè)窄齒間的夾角相等，且寬齒的齒寬等于窄齒的二倍；

所述磁軸承轉(zhuǎn)子Ⅱ?yàn)閳A柱結(jié)構(gòu)；

所述E型結(jié)構(gòu)的每個(gè)寬齒上繞有1個(gè)偏置線圈Ⅱ，共形成4個(gè)偏置線圈Ⅱ；所述E型結(jié)構(gòu)的每個(gè)窄齒上繞有1個(gè)徑向懸浮線圈Ⅱ，共形成8個(gè)徑向懸浮線圈Ⅱ；

4個(gè)所述偏置線圈Ⅱ串聯(lián)構(gòu)成1個(gè)偏置線圈串Ⅱ；

在水平正方向位置處的E型結(jié)構(gòu)中的2個(gè)徑向懸浮線圈Ⅱ，串聯(lián)在一起構(gòu)成1個(gè)水平正方向懸浮線圈串Ⅱ；

在水平負(fù)方向位置處的E型結(jié)構(gòu)中的2個(gè)徑向懸浮線圈Ⅱ，串聯(lián)在一起構(gòu)成1個(gè)水平負(fù)方向懸浮線圈串Ⅱ；

在豎直正方向位置處的E型結(jié)構(gòu)中的2個(gè)徑向懸浮線圈Ⅱ，串聯(lián)在一起構(gòu)成1個(gè)豎直正方向懸浮線圈串Ⅱ；

在豎直負(fù)方向位置處的E型結(jié)構(gòu)中的2個(gè)徑向懸浮線圈Ⅱ，串聯(lián)在一起構(gòu)成1個(gè)豎直負(fù)方向懸浮線圈串Ⅱ；

1個(gè)所述水平正方向懸浮線圈串Ⅱ和1個(gè)水平負(fù)方向懸浮線圈串Ⅱ反向串聯(lián)在一起，構(gòu)成1個(gè)水平徑向懸浮繞組Ⅱ；

1個(gè)所述豎直正方向懸浮線圈串Ⅱ和1個(gè)豎直負(fù)方向懸浮線圈串Ⅱ反向串聯(lián)在一起，構(gòu)成1個(gè)豎直徑向懸浮繞組Ⅱ；

1個(gè)所述偏置線圈串Ⅰ和1個(gè)所述偏置線圈串Ⅱ串聯(lián)，構(gòu)成1個(gè)偏置繞組；

所述開關(guān)磁阻電機(jī)的每個(gè)定子齒上繞有1個(gè)電樞線圈，所有磁阻電機(jī)定子齒上的電樞線圈，分m組，分別連接在一起，構(gòu)成m個(gè)電樞繞組。