一种永磁偏置三极式磁轴承开关磁阻电机制造技术

本申请公开了一种永磁偏置三极式磁轴承开关磁阻电机，集成开关磁阻电机与永磁偏置三极式磁轴承功能于一体，构成了一种具有径向悬浮和旋转运行的新型磁悬浮电机

【技术实现步骤摘要】
一种永磁偏置三极式磁轴承开关磁阻电机


[0001]本申请涉及磁悬浮技术和开关磁阻电机
，特别是涉及一种永磁偏置三极式磁轴承开关磁阻电机
。

技术介绍

[0002]磁悬浮开关磁阻电机集悬浮与旋转于一体，是近年来发展出来的一种新型磁悬浮电机，不仅可有效解决电机高速运行时轴承摩擦带来的损耗和发热等问题，还能进一步发挥开关磁阻电机的高速适应性，从而强化其在航空航天
、
飞轮储能
、
舰船等高速领域的应用基础
。
[0003]传统磁悬浮开关磁阻电机
(
也称无轴承开关磁阻电机
)
的转矩和悬浮力存在严重耦合，而且转矩与悬浮力的有效输出区间存在冲突，其旋转和悬浮性能需折中控制，导致其转矩和悬浮力性能均无法充分发挥出来，制约了该类电机的应用拓展
。
近年来，发展出了一些新型解耦结构的磁悬浮开关磁阻电机，在一定程度上解决了转矩与悬浮力的耦合问题，但仍存在电机功率不高的问题；另一方面，悬浮绕组的功率变换器通常采用
H
桥结构，两自由度磁悬浮开关磁阻电机需要两个
H
桥功率变换器，成本高，通用性差，制约了该类解耦结构磁悬浮电机的工程应用
。
[0004]全桥功率变换器技术成熟，应用范围广，产品型号多，如果磁悬浮开关磁阻电机的悬浮绕组采用全桥功率变换器驱动，可有效减小悬浮功放的设计成本，便于拓宽其工程应用场合；另外，两自由度径向悬浮绕组仅需一个三相全桥功率变换器，相对于两个
H
桥功率变换器，可减小一个桥臂，硬件成本低
。

技术实现思路

[0005]基于此，有必要针对上述技术问题，本申请目的是提出一种具有转矩与悬浮力自然解耦
、
悬浮绕组采用全桥功率变换器驱动的永磁偏置三极式磁轴承开关磁阻电机
。
[0006]本申请为实现上述目的，采用如下技术方案：
[0007]一种永磁偏置三极式磁轴承开关磁阻电机，包括第一单元电机
、
第二单元电机
、
环形结构的永磁体
、
环形结构的转子环形导磁轭和转轴；
[0008]所述第一单元电机包括第一定子环形导磁轭
、
第一径向力定子
、
第一非导磁支撑架
、
第一转矩定子
、
第一转矩线圈
、
第一径向悬浮线圈和第一转子；
[0009]其中，所述第一定子环形导磁轭为环形结构；所述第一径向力定子为环形结构，所述第一径向力定子的环内为凸极结构，齿数为3，所述第一径向力定子的3个齿在空间上均匀分布，齿与齿间相隔
120
°
；所述第一转子为环形结构，所述第一转子的环外为凸极结构，齿数为
n
；所述第一转子的
n
个齿在空间上均匀分布，且齿与齿相差
360
°
/n
；所述第一转矩定子包括3个
C
型的第一定子，所述
C
型的第一定子为凸极结构，齿数为2，且齿与齿相差
360
°
/n
；所述第一非导磁支撑架包括3个
C
型的第一非导磁结构，所述第一非导磁结构设有呈
C
型的凹槽，用于固定所述第一定子；
[0010]所述第一定子环形导磁轭以环套的方式紧密布置在所述第一径向力定子上，所述第一径向力定子的齿与齿之间布置1个
C
型的第一定子和1个
C
型的第一非导磁结构，且所述
C
型的第一非导磁结构紧密布置在第一径向力定子与
C
型的第一定子之间；所述第一转子布置在第一径向力定子和第一转矩定子内；
[0011]所述第二单元电机包括第二定子环形导磁轭
、
第二径向力定子
、
第二非导磁支撑架
、
第二转矩定子
、
第二转矩线圈
、
第二径向悬浮线圈和第二转子；
[0012]所述第二定子环形导磁轭为环形结构；所述第二径向力定子为环形结构，所述第二径向力定子的环内为凸极结构，齿数为3，所述第二径向力定子的3个齿在空间上均匀分布，齿与齿间相隔
120
°
；所述第二转子为环形结构，所述第二转子的环外为凸极结构，齿数为
n
；所述第二转子的
n
个齿在空间上均匀分布，且齿与齿相差
360
°
/n
；所述第二转矩定子包括3个
C
型的第二定子，3个
C
型的所述第二定子为凸极结构，齿数为2，且齿与齿相差
360
°
/n
，所述第二非导磁支撑架包括3个
C
型的第二非导磁结构，所述第二非导磁结构设有呈
C
型的凹槽，用于固定所述第二定子；
[0013]所述第二定子环形导磁轭以环套的方式紧密布置在所述第二径向力定子上，所述第二径向力定子的齿与齿之间布置1个
C
型的第二定子和1个
C
型的第二非导磁结构，且所述
C
型的第二非导磁结构紧密布置在第二径向力定子与
C
型的第二定子之间；所述第二转子布置在第二径向力定子和第二转矩定子内；
[0014]所述第一转子与所述第二转子串联布置，且二者套在转子环形导磁轭上；所述第一转子与所述第二转子的齿与齿对齐；所述转子环形导磁环套在转轴上；
[0015]第一径向力定子的3个齿分别为第一径向力齿
、
第二径向力齿和第三径向力齿，其中，第一径向力齿的中心线与水平正方向重合，在第一径向力齿位于0°
位置时，第二径向力齿位于
120
°
位置，第三径向力齿位于
240
°
位置，第一转矩定子的3个
C
型的第一定子分别位于
60
°
、180
°
、300
°
位置；
[0016]所述第一径向悬浮线圈包括为第一悬浮线圈
、
第二悬浮线圈和第三悬浮线圈，其中，第一悬浮线圈绕在第一径向力齿上，第二悬浮线圈绕在第二径向力齿上，第二悬浮线圈绕在第二径向力齿上；
[0017]所述
C
型的第一定子的每个齿上绕有1个第一转矩线圈，共6个；位于
180
°
位置的
C
型的第一定子两个齿上的第一转矩线圈串联为一个第一转矩线圈串；位于
300
°
位置的
C
型的第一定子两个齿上的第一转矩线圈串联为一个第二转矩线圈串；位于
60
°
位置的
C
型的第一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种永磁偏置三极式磁轴承开关磁阻电机，其特征在于，包括第一单元电机
、
第二单元电机
、
环形结构的永磁体
、
环形结构的转子环形导磁轭和转轴；所述第一单元电机包括第一定子环形导磁轭
、
第一径向力定子
、
第一非导磁支撑架
、
第一转矩定子
、
第一转矩线圈
、
第一径向悬浮线圈和第一转子；其中，所述第一定子环形导磁轭为环形结构；所述第一径向力定子为环形结构，所述第一径向力定子的环内为凸极结构，齿数为3，所述第一径向力定子的3个齿在空间上均匀分布，齿与齿间相隔
120
°
；所述第一转子为环形结构，所述第一转子的环外为凸极结构，齿数为
n
；所述第一转子的
n
个齿在空间上均匀分布，且齿与齿相差
360
°
/n
；所述第一转矩定子包括3个
C
型的第一定子，所述
C
型的第一定子为凸极结构，齿数为2，且齿与齿相差
360
°
/n
；所述第一非导磁支撑架包括3个
C
型的第一非导磁结构，所述第一非导磁结构设有呈
C
型的凹槽，用于固定所述第一定子；所述第一定子环形导磁轭以环套的方式紧密布置在所述第一径向力定子上，所述第一径向力定子的齿与齿之间布置1个
C
型的第一定子和1个
C
型的第一非导磁结构，且所述
C
型的第一非导磁结构紧密布置在第一径向力定子与
C
型的第一定子之间；所述第一转子布置在第一径向力定子和第一转矩定子内；所述第二单元电机包括第二定子环形导磁轭
、
第二径向力定子
、
第二非导磁支撑架
、
第二转矩定子
、
第二转矩线圈
、
第二径向悬浮线圈和第二转子；所述第二定子环形导磁轭为环形结构；所述第二径向力定子为环形结构，所述第二径向力定子的环内为凸极结构，齿数为3，所述第二径向力定子的3个齿在空间上均匀分布，齿与齿间相隔
120
°
；所述第二转子为环形结构，所述第二转子的环外为凸极结构，齿数为
n
；所述第二转子的
n
个齿在空间上均匀分布，且齿与齿相差
360
°
/n
；所述第二转矩定子包括3个
C
型的第二定子，3个
C
型的所述第二定子为凸极结构，齿数为2，且齿与齿相差
360
°
/n
，所述第二非导磁支撑架包括3个
C
型的第二非导磁结构，所述第二非导磁结构设有呈
C
型的凹槽，用于固定所述第二定子；所述第二定子环形导磁轭以环套的方式紧密布置在所述第二径向力定子上，所述第二径向力定子的齿与齿之间布置1个
C
型的第二定子和1个
C
型的第二非导磁结构，且所述
C
型的第二非导磁结构紧密布置在第二径向力定子与
C
型的第二定子之间；所述第二转子布置在第二径向力定子和第二转矩定子内；所述第一转子与所述第二转子串联布置，且二者套在转子环形导磁轭上；所述第一转子与所述第二转子的齿与齿对齐；所述转子环形导磁环套在转轴上；第一径向力定子的3个齿分别为第一径向力齿
、
第二径向力齿和第三径向力齿，其中，第一径向力齿的中心线与水平正方向重合，在第一径向力齿位于0°
位置时，第二径向力齿位于
120
°
位置，第三径向力齿位于
240
°
位置，第一转矩定子的3个
C
型的第一定子分别位于
...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘泽远，任青虎，蔡骏，杨艳，刘程子，曹鑫，邓智泉，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：