[發(fā)明專利]一種五自由度無軸承開關(guān)磁阻電機(jī)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810719214.2
• 申請日: 2018-06-30
• 公開（公告）號: CN108599505A
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張濤;莫麗紅;魯慶;丁衛(wèi)紅;唐中一;王業(yè)琴;夏鑫
• 申請（專利權(quán)）人: 淮陰工學(xué)院
• 主分類號: H02K19/10
• 分類號: H02K19/10;H02K7/09;H02K1/17;H02K3/04
• 代理公司: 淮安市科文知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所 32223
• 代理人: 李杰

本發(fā)明公開了一種五自由度無軸承開關(guān)磁阻電機(jī)，包括共同定子和共同轉(zhuǎn)子；所述共同轉(zhuǎn)子由連接于轉(zhuǎn)軸的呈薄片狀的電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵心和磁軸承轉(zhuǎn)子鐵心組成，所述電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵心的圓周上設(shè)置有轉(zhuǎn)子齒；所述共同定子包括分別間隔設(shè)置于電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵心和磁軸承轉(zhuǎn)子鐵心徑向外側(cè)的呈薄片狀的電機(jī)定子鐵心、磁軸承定子鐵心，所述電機(jī)定子鐵心、磁軸承定子鐵心的內(nèi)圓周分別設(shè)置有懸浮齒，所述懸浮齒上分別繞制有懸浮繞組，相鄰的電機(jī)懸浮齒之間還設(shè)置有轉(zhuǎn)矩齒，所述懸浮齒長于轉(zhuǎn)矩齒，所述轉(zhuǎn)矩齒上繞制有轉(zhuǎn)矩繞組，所述電機(jī)定子鐵心和磁軸承定子鐵心的外圓周分別連接有與電機(jī)懸浮齒、磁軸承懸浮齒位置相對應(yīng)的電機(jī)導(dǎo)磁橋、磁軸承導(dǎo)磁橋，所述電機(jī)導(dǎo)磁橋和磁軸承導(dǎo)磁橋一一對應(yīng)地通過永磁塊相連。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電機(jī)制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種式五自由度無軸承開關(guān)磁阻電機(jī)。

背景技術(shù)

無軸承電機(jī)具有無摩擦、磨損、無需潤滑和密封，易于實(shí)現(xiàn)更高轉(zhuǎn)速和更大功率運(yùn)行，在航空航天、渦輪分子泵、飛輪儲能、密封泵、高速電主軸等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。無軸承電機(jī)主要分為無軸承異步（感應(yīng)）電機(jī)、無軸承永磁同步電機(jī)和無軸承開關(guān)磁阻電機(jī)三種。特別是其中的無軸承開關(guān)磁阻電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單，機(jī)械強(qiáng)度高、控制靈活、容錯性能好，魯棒性好等優(yōu)勢，在電動汽車、通用工業(yè)、家用電器等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

傳統(tǒng)的無軸承開關(guān)磁阻電機(jī)是將磁軸承產(chǎn)生懸浮力的繞組集成到開關(guān)磁阻電機(jī)定子槽中,每個定子齒上均繞制兩套繞組，即懸浮繞組和轉(zhuǎn)矩繞組，且兩天繞組極對數(shù)必須滿足加減一的關(guān)系，通過協(xié)調(diào)控制轉(zhuǎn)矩繞組和懸浮繞組電流，產(chǎn)生懸浮繞組磁場和轉(zhuǎn)矩繞組磁場，兩者相互疊加，通過在轉(zhuǎn)子一側(cè)氣隙磁場增強(qiáng)，相反方向氣隙磁場減弱來獲得指向氣隙磁場增強(qiáng)方向的徑向懸浮力，轉(zhuǎn)矩控制和懸浮控制之間存在強(qiáng)耦合。且要實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子五自由度穩(wěn)定懸浮，必須采用軸向單自由度磁軸承、徑向兩自由度磁軸承、三自由度徑向-軸向磁軸承和兩自由度無軸承開關(guān)磁阻電機(jī)組合成五自由度無軸承驅(qū)動系統(tǒng)，體積龐大，軸向長度長，臨界轉(zhuǎn)速高，難以體現(xiàn)無軸承電機(jī)技術(shù)高轉(zhuǎn)速和高功率密度的優(yōu)勢。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有的五自由度無軸承開關(guān)磁阻電機(jī)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)緊湊，懸浮控制與轉(zhuǎn)矩控制相互獨(dú)立，徑向主動控制，而軸向被動控制的一種五自由度無軸承開關(guān)磁阻電機(jī)。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種五自由度無軸承開關(guān)磁阻電機(jī)，包括共同定子和共同轉(zhuǎn)子；所述共同轉(zhuǎn)子由連接于轉(zhuǎn)軸的電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵心和磁軸承轉(zhuǎn)子鐵心組成，所述電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵心的圓周上設(shè)置有轉(zhuǎn)子齒；所述共同定子包括分別間隔設(shè)置于電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵心和磁軸承轉(zhuǎn)子鐵心徑向外側(cè)的電機(jī)定子鐵心、磁軸承定子鐵心，所述電機(jī)定子鐵心、磁軸承定子鐵心的內(nèi)圓周x方向和y方向分別設(shè)置有四個電機(jī)懸浮齒、四個磁軸承懸浮齒，所述電機(jī)懸浮齒和磁軸承懸浮齒上分別繞制有懸浮繞組，相鄰的電機(jī)懸浮齒之間還設(shè)置有轉(zhuǎn)矩齒，所述轉(zhuǎn)矩齒上繞制有轉(zhuǎn)矩繞組，所述電機(jī)定子鐵心和磁軸承定子鐵心的外圓周分別連接有與電機(jī)懸浮齒、磁軸承懸浮齒位置相對應(yīng)的電機(jī)導(dǎo)磁橋、磁軸承導(dǎo)磁橋，所述電機(jī)導(dǎo)磁橋和磁軸承導(dǎo)磁橋一一對應(yīng)地通過永磁塊相連。

本發(fā)明的進(jìn)一步方案是，所述電機(jī)懸浮齒的齒寬大于轉(zhuǎn)矩齒的齒寬，且電機(jī)懸浮齒的齒寬大于電機(jī)一個極距。

本發(fā)明的進(jìn)一步方案是，所述電機(jī)懸浮齒與轉(zhuǎn)子齒之間的氣隙小于轉(zhuǎn)矩齒與轉(zhuǎn)子齒之間的氣隙。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于：