一种混合定子型永磁偏置磁悬浮开关磁阻电机制造技术

本发明专利技术涉及一种混合定子型永磁偏置磁悬浮开关磁阻电机，包括：凸极型的外定子，凸极型的转子，凸极型的三个内定子以及两个永磁环。所述外定子，转子以及三个内定子由外而内同中心轴嵌套，且三个内定子沿轴向水平分布，永磁环置于三个内定子中间，与之同中心轴嵌套安置。永磁环轴向充磁，提供偏置磁场，与两个内定子上的悬浮绕组产生的控制磁场叠加产生悬浮力。外定子上主绕组的磁通路径与悬浮磁通路径相互独立，解决了起动功能与转子悬浮功能之间的耦合问题；由永磁环提供偏置磁场，减小了电机的运行损耗，使电机运行可靠性更高。

A hybrid stator permanent magnet biased magnetic suspension switched reluctance motor

The invention relates to a hybrid stator permanent magnet biased switched reluctance motor, which comprises a salient pole external stator, a salient pole rotor, three salient pole internal stators and two permanent magnet rings. The outer stator, the rotor and the three inner stators are nested by the outer and inner concentric axes, and the three inner stators are horizontally distributed along the axial direction, and the permanent magnet ring is arranged in the middle of the three inner stators, and the permanent magnet ring is nested with the inner concentric axes. The permanent magnet ring is axially magnetized to provide a bias magnetic field, which superimposes the control magnetic field generated by the levitation windings on two internal stators to produce levitation force. The coupling problem between starting function and rotor suspension function is solved because the magnetic path of the main winding in the outer stator is independent of the magnetic path of the rotor suspension function.

【技术实现步骤摘要】
一种混合定子型永磁偏置磁悬浮开关磁阻电机
本专利技术涉及一种混合定子型永磁偏置磁悬浮开关磁阻电机，可作为高速、高效率电机，特别适用于飞轮电池领域。
技术介绍
随着我国经济持续高速发展，如高速机床、离心机、压缩机、飞轮电池等众多领域需要高速/超高速电机的驱动，然而在机械轴承支承转轴的高速/超高速电机中，由于电机高速旋转使得摩擦阻力增加，轴承磨损严重，需定期维护，且因摩擦过程中，产生大量的热量，电机工作效率低，所以高速、高效率电机越来越受到重视，然而可靠性、高损耗等问题制约着高速、高效率电机的发展。
技术实现思路
基于上述现有技术的不足，为此，本专利提出一种混合定子型永磁偏置磁悬浮开关磁阻电机，具有功耗低、效率高、转矩和悬浮力无耦合且控制简单灵活的优点。本专利技术的技术方案为：一种混合定子型永磁偏置磁悬浮开关磁阻电机，由外定子1，转子2，三个内定子和两个永磁环同中心轴嵌套设置组成；外定子1内侧为转子2，转子2内侧为内定子，三个内定子沿轴向从一端至另一端依次为内定子a3-1、内定子c3-3、内定子b3-2；第一永磁环6-1置于内定子a3-1、内定子c3-3之间，第二永磁环6-2置于内定子c3-3、内定子b3-2之间，外定子1上设置有主绕组极1-2，主绕组极1-2上设置有主绕组4，实现起动功能；转子2上设置有转子凸极2-1；三个内定子上设置有悬浮绕组极，内外两个内定子a3-1和内定子b3-2上设置有悬浮绕组a5-1和悬浮绕组b5-2，中间内定子c3-3不设置绕组，实现悬浮功能。进一步，外定子1上等间隔地设置有12个主绕组极1-2，转子2上等间隔地设置有8个转子凸极2-1，三个内定子3沿轴向设置，分别等间隔地设置有4个悬浮极，内外两个内定子a3-1和内定子b3-2上设置绕组，沿径向同一方向的绕组相互串接。进一步，第一永磁环6-1、第二永磁环6-2的厚度均不超过内定子轭3-1-2厚度。进一步，第一永磁环6-1和第二永磁环6-2轴向充磁提供偏置磁场，但充磁方向相反，实现悬浮功能。进一步，第一永磁环6-1产生的偏置磁场由N极出发，依次经过：内定子a3-1，内定子a3-1与转子2之间的气隙，转子2，内定子c3-3与转子2之间的气隙，内定子c3-3，返回S极；第二永磁环6-2产生的偏置磁场由N极出发，依次经过：内定子b3-2，内定子b3-2与转子2之间的气隙，转子2，内定子c3-3与转子2之间的气隙，内定子c3-3，返回S极；与悬浮绕组a5-1和悬浮绕组b5-2产生的控制磁场叠加产生悬浮力，且与主绕组4产生的转矩磁场相互独立，实现了解耦。进一步，转子2材料为硅钢片叠加设置。进一步，第一永磁环6-1和第二永磁环6-2材料为钕铁硼。本专利技术有益效果如下：1、外定子上的主绕组实现起动功能，内外两个内定子上的悬浮绕组实现转子的稳定悬浮功能，结构清晰，功能明确，维护和控制方便。2、混合定子型永磁偏置磁悬浮开关磁阻电机偏置磁场由永磁环提供，与悬浮绕组产生的控制磁场共同作用形成悬浮磁场，产生悬浮力，进一步降低了装置的电磁功耗，提高了运行效率。3、主绕组产生的磁通路径与悬浮绕组和永磁环产生的偏置磁场叠加的磁通路径相互独立，不存在彼此制约，主绕组和悬浮绕组解耦，提高了系统运行的稳定性与可靠性以及控制的灵活性。附图说明图1所示为一种混合定子型永磁偏置磁悬浮开关磁阻电机沿xy平面正视图。其中：1、外定子；2、转子；3、内定子；4、主绕组；5、悬浮绕组；图2所示为一种混合定子型永磁偏置磁悬浮开关磁阻电机沿yz平面剖分图。其中：1-1、外定子轭；1-2、主绕组极；2-1、转子凸极；2-2、转子轭；3-1-1、内定子a3-1上的悬浮极；3-1-2、内定子a3-1的轭；3-2-1、内定子b3-2上的悬浮极；3-2-2、内定子b3-2的轭；3-3-1、内定子c3-3上的悬浮极；3-3-2、内定子c3-3的轭；5-1、内定子a3-1上的悬浮绕组；5-2、内定子b3-2上的悬浮绕组；6-1、第一永磁环；6-2、第二永磁环；7、转轴。图3所示为一种混合定子型永磁偏置磁悬浮开关磁阻电机内定子a3-1示意图。其中：悬浮极a3-1-1、悬浮极b3-1-3、悬浮极c3-1-4、悬浮极d3-1-5为内定子a3-1悬浮极。图4所示为一种混合定子型永磁偏置磁悬浮开关磁阻电机内定子b3-2示意图。其中：悬浮极e3-2-1、悬浮极f3-2-3、悬浮极g3-2-4、悬浮极h3-2-5为内定子b3-2悬浮极。图5所示为一种混合定子型永磁偏置磁悬浮开关磁阻电机永磁体产生的偏置磁场示意图。其中：5-1、内定子a3-1上的悬浮绕组；5-2、内定子b3-2上的悬浮绕组。图6所示为一种混合定子型永磁偏置磁悬浮开关磁阻电机悬浮绕组产生的控制磁场示意图。其中：2-1-1、转子2的轭；3-1-1、内定子a3-1上的悬浮极；3-1-2、内定子a3-1的轭；5-1、内定子a3-1上的悬浮绕组；具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。如图1及图2所示，本专利技术混合定子型永磁偏置磁悬浮开关磁阻电机正视图及剖分图，包括外定子1、转子2，内定子a3-1，内定子b3-2，内定子c3-3；主绕组极1-2，主绕组4，悬浮极aa3-1-1，悬浮极e3-2-1，悬浮绕组a5-1，悬浮绕组b5-2，，第一永磁环6-1，第二永磁环6-2，转轴7。其中外定子1内侧为转子2，转子2内侧为内定子，三个内定子沿轴向从一端至另一端依次为内定子a3-1、内定子c3-3、内定子b3-2；第一永磁环6-1置于内定子a3-1、内定子c3-3之间，第二永磁环6-2置于内定子c3-3、内定子b3-2之间，厚度不超过内定子轭3-1-2；外定子1上设置有主绕组极1-2，主绕组极1-2上设置有主绕组4；转子2上设置有转子凸极2-1；三个内定子上设置有悬浮绕组极，内外两个内定子a3-1和内定子b3-2上设置有悬浮绕组a5-1和悬浮绕组b5-2，中间内定子c3-3不设置绕组。外定子1包括十二个主绕组极1-2，等间隔地设置于外定子1上，主绕组4缠绕在主绕组极1-2上，径向相对垂直四极相互串联成一相，共分为三相，图中仅画出一相，省略了两相。转子2包括8个转子凸极2-1，等间隔地设置在转子2上，不设置绕组。如图3内定子a3-1包括四个悬浮极a3-1-1、悬浮极b3-1-3、悬浮极c3-1-4和悬浮极d3-1-5，等间隔地设置在内定子a3-1上，分别饶有悬浮绕组a5-1，其中悬浮极a3-1-1和悬浮极c3-1-4的绕组相互串接成一相控制x方向的悬浮，悬浮极b3-1-3和悬浮极d3-1-5的绕组相互串接成一相控制y方向的悬浮。如图4所示内定子b3-2包括四个悬浮极e3-2-1、悬浮极f3-2-3、悬浮极g3-2-4和悬浮极h3-2-5，等间隔地设置在内定子b3-2上，分别饶有悬浮绕组b5-2，其中悬浮极e3-2-1和悬浮极g3-2-4的绕组相互串接成一相控制x方向的悬浮，悬浮极f3-2-3和悬浮极h3-2-5的绕组相互串接成一相控制y方向的悬浮。内定子c3-3包括四个悬浮极3-3-1，四个悬浮极3-3-1等间隔地设置在内定子c3-3上，不设置绕组。y方向悬浮力由悬浮绕组a5-1和悬浮绕组b5-2的电流控制，当iy本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混合定子型永磁偏置磁悬浮开关磁阻电机，其特征在于：由外定子(1)，转子(2)，三个内定子和两个永磁环同中心轴嵌套设置组成；外定子(1)内侧为转子(2)，转子(2)内侧为内定子，三个内定子沿轴向从一端至另一端依次为内定子a(3‑1)、内定子c(3‑3)、内定子b(3‑2)；第一永磁环(6‑1)置于内定子a(3‑1)、内定子c(3‑3)之间，第二永磁环(6‑2)置于内定子c(3‑3)、内定子b(3‑2)之间，外定子(1)上设置有主绕组极(1‑2)，主绕组极(1‑2)上设置有主绕组(4)，实现起动功能；转子(2)上设置有转子凸极(2‑2)；三个内定子上设置有悬浮绕组极，内外两个内定子a(3‑1)和内定子b(3‑2)上设置有悬浮绕组a(5‑1)和悬浮绕组b(5‑2)，中间内定子c(3‑3)不设置绕组。

【技术特征摘要】
1.一种混合定子型永磁偏置磁悬浮开关磁阻电机，其特征在于：由外定子(1)，转子(2)，三个内定子和两个永磁环同中心轴嵌套设置组成；外定子(1)内侧为转子(2)，转子(2)内侧为内定子，三个内定子沿轴向从一端至另一端依次为内定子a(3-1)、内定子c(3-3)、内定子b(3-2)；第一永磁环(6-1)置于内定子a(3-1)、内定子c(3-3)之间，第二永磁环(6-2)置于内定子c(3-3)、内定子b(3-2)之间，外定子(1)上设置有主绕组极(1-2)，主绕组极(1-2)上设置有主绕组(4)，实现起动功能；转子(2)上设置有转子凸极(2-2)；三个内定子上设置有悬浮绕组极，内外两个内定子a(3-1)和内定子b(3-2)上设置有悬浮绕组a(5-1)和悬浮绕组b(5-2)，中间内定子c(3-3)不设置绕组。2.根据权利要求1所述的混合定子型永磁偏置磁悬浮开关磁阻电机，其特征在于：外定子(1)上等间隔地设置有12个主绕组极(1-2)，转子(2)上等间隔地设置有8个转子凸极(2-1)，三个内定子沿轴向设置，分别等间隔地设置有4个悬浮极，内外两个内定子a(3-1)和内定子b(3-2)上设置绕组，沿径向同一方向的绕组相互串接。3.根据权利要求1所述的混合定子型永磁偏置磁悬浮开关磁阻电机，其特征在于：第一永磁环(6-1)、第二永磁环(6-2)的厚度均不超过内定子轭(3-1-2)...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁野，孙玉坤，黄永红，朱志莹，孟高军，张宾宾，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32