[發明專利]一種高集成磁懸浮開關磁阻電機

有效

• 申請號: 201811338352.2
• 申請日: 2018-11-12
• 公開（公告）號: CN109494952B
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 孫玉坤;謝凱;袁野;任元;劉強;朱志瑩;黃永紅
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: H02K16/04
• 分類號: H02K16/04;H02K1/14;H02K1/24;H02K7/09
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種高集成磁懸浮開關磁阻電機，由混合定子和轉子組成。其中混合定子包含一對定子軛，兩者間粘貼有軸向永磁環。每個定子軛上各有一對定子懸浮齒極，前側定子懸浮齒極的軸向長度與前側定子軛一致，后側定子懸浮齒極的軸向長度與轉子一致，其中轉子軸向長度為前側定子軛、軸向永磁環及后側定子軛之和。后側定子懸浮齒極與前側定子軛之間留有工作氣隙。定子的相鄰兩定子懸浮齒極之間設有永磁體，實現電機轉子兩自由度的懸浮。后側定子軛還包括一對電機轉矩齒極，實現電機轉子的電動/發電。電機轉子分為兩部分，前側為光滑圓柱形，后側為凸極結構，兩部分軸向長度相同。本發明結合了磁軸承與開關磁阻電機，結構緊湊，運行速度極高。

技術領域

本發明屬于高速傳動領域，發明了一種結構緊湊，穩定懸浮，高速旋轉的磁懸浮開關磁阻電機。

背景技術

開關磁阻電機結構簡單、成本低廉、調速性能好，在寬調速范圍內具有較高效率，應用前景廣闊。而兩相開關磁阻電機具有良好的高速性能，有效避開了低速脈動大的缺點。在僅需單向旋轉的場合，可大大減少制造成本及控制功率器件數量，具有極高的應用價值。磁軸承技術利用電磁力將轉子懸浮至空中，避免了機械接觸，因而具有無摩擦磨損、可支承轉速高、無需潤滑、壽命長等優點，廣泛應用于飛輪儲能、高速機床等工業領域。

然而市場上缺少將磁軸承和兩相開關磁阻電機結合的電機。

發明內容

為此，本發明提出一種磁懸浮開關磁阻電機，將磁軸承和兩相開關磁阻電機合為一個整體，整合兩者的優點，該電機具有高速旋轉，穩定懸浮等優點。本發明提出一種磁懸浮開關磁阻電機，包括前側定子1、軸向永磁環2、后側定子3、永磁體4、轉子5、隔磁板6、主氣隙7及輔助氣隙8；

所述轉子5軸向長度為前側定子1、軸向永磁環2及后側定子3之和。

所述轉子5形狀上分為轉子前側5-1和轉子后側5-2，轉子前側5-1為光滑圓柱結構，轉子后側5-2為14齒凸極結構。轉子前側5-1和轉子后側5-2的軸向長度相等。

所述軸向永磁環2采用軸向充磁方式。

所述永磁體4有四個，其軸向長度與轉子后側5-2一致，排布方式為同極相對地置于四個懸浮齒極之間。

所述轉子5與前側定子1和后側定子3間留有等間隙主氣隙7。

在電機前側面x方向上，所述前側定子1包括一對前側定子懸浮齒極1-2，其軸向長度與前側定子軛1-1一致，前側定子懸浮齒極1-2的末端延伸至與所述永磁體4相接。

在電機后側面y方向上，所述后側定子3包括一對后側懸浮齒極3-2，且連接在后側定子軛3-1上，其軸向長度與轉子5一致，即后側定子懸浮齒極3-2軸向延伸至電機前側面，且在前側面上徑向延伸至永磁體4處，與前側定子懸浮齒極1-2構成一個完整的環形結構。后側定子懸浮齒極3-2在軸向延伸時，與前側定子1和軸向永磁環2之間留有輔助氣隙8。

在電機后側面x方向上，所述后側定子3包括一對轉矩齒3-5，與轉子后側5-2構成開關磁阻電機。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案為：前側定子懸浮齒極1-2上繞有控制線圈 1-3，后側定子懸浮齒極3-2在前側面的徑向延伸部分上繞有控制線圈3-3，兩套控制線圈 1-3和3-3實現電機轉子的兩自由度懸浮。

進一步地，包括一對轉矩齒3-5，每個轉矩齒3-5包括三個齒極，除中間齒極外，其余齒極上均繞有轉矩線圈3-4。在轉矩齒3-5與后側定子軛3-1連接部分，用隔磁板6粘連，以避免定子軛內懸浮磁場和轉矩磁場耦合，所述轉矩齒3-5、轉矩線圈3-4與轉子后側5-2 構成一個兩相開關磁阻電機，實現電機的電動。