[发明专利]动磁式磁悬浮永磁同步平面电机

权利要求书

1.动磁式磁悬浮永磁同步平面电机，其特征在于，包括定子(100)和动子(200)，二者间存在气隙；

定子(100)对动子(200)进行磁浮支撑；

定子(100)和动子(200)相互作用，将二者间的电磁能直接转换为动子(200)的二维平面运动。

2.根据权利要求1所述的动磁式磁悬浮永磁同步平面电机，其特征在于，定子(100)包括线圈阵列(101)、线圈骨架阵列(102)和基座(103)；

线圈阵列(101)通过线圈骨架阵列(102)固定在基座(103)的气隙面；

基座(103)内设有冷却水回路，冷却水回路内通入的冷水用于对线圈阵列(101)进行降温。

3.根据权利要求2所述的动磁式磁悬浮永磁同步平面电机，其特征在于，线圈阵列(101)由m×m套同心式线圈构成的同心式绕组阵列，每套同心式线圈通入单相电流进行单独激励，从而在x-y平面内对动子(200)产生推力，以及为动子(200)提供悬浮力；

线圈骨架阵列(102)由m×m个线圈骨架构成；

m×m套同心式线圈与m×m个线圈骨架一一对应，m为大于或等于2的整数。

4.根据权利要求3所述的动磁式磁悬浮永磁同步平面电机，其特征在于，所述动子(200)包括轭板(201)和二维对称分布的Halbach永磁阵列(202)；

Halbach永磁阵列(202)固定在轭板(201)的气隙面。

5.根据权利要求4所述的动磁式磁悬浮永磁同步平面电机，其特征在于，Halbach永磁阵列(202)为由P×P个N-S磁极单元(202-1)构成的矩形阵列，P为大于或等于2的整数；

每个N-S磁极单元(202-1)包括2块主永磁体(202-1-1)和7块辅助永磁体(202-1-2)，2块主永磁体(202-1-1)均为正方体结构，7块辅助永磁体(202-1-2)均为长方体结构，

2块主永磁体(202-1-1)并列设置，每块主永磁体(202-1-1)周围设置4块辅助永磁体(202-1-2)，且2块主永磁体(202-1-1)之间共用一块辅助永磁体(202-1-2)；

7块辅助永磁体(202-1-2)的充磁方向均为平行于Halbach永磁阵列(202)所在的平面；

2块主永磁体(202-1-1)的充磁方向垂直于Halbach永磁阵列(202)所在的平面，且两块主永磁体(202-1-1)的充磁方向相反；

每个主永磁体(202-1-1)周围的4块辅助永磁体(202-1-2)的充磁方向相同，该充磁方向指同时向内或同时向外；

Halbach永磁阵列(202)中充磁方向为上S下N的主永磁体(202-1-1)被4块充磁方向为上N下S的的主永磁体(202-1-1)包围。

6.根据权利要求5所述的动磁式磁悬浮永磁同步平面电机，其特征在于，每个N-S磁极单元(202-1)中，充磁方向为上N下S的主永磁体(202-1-1)周围的4块辅助永磁体(202-1-2)的充磁方向为同时指向该块主永磁体(202-1-1)。

7.根据权利要求5所述的动磁式磁悬浮永磁同步平面电机，其特征在于，每套同心式线圈的中心距τ_c与Halbach永磁阵列(202)中相邻两块主永磁体(202-1-1)极距τ_m满足如下关系：

τ_c＝(2n+1)τ_m，n＝0,1,2……。

8.根据权利要求2所述的动磁式磁悬浮永磁同步平面电机，其特征在于，采用双向强制对流的方式向基座(103)内通入冷却水。