[发明专利]一种新型16相磁悬浮开关磁阻电机

说明书

本发明涉及磁悬浮开关磁阻电机领域，特别是涉及一种新型16相磁悬浮开关磁阻电机。该电机包括定子、气隙和转子三部分；所述定子设有定子齿和绕组，所述定子齿有16个，所述绕组有16相，每相绕组由两个线圈组成，每相绕组的两个线圈分别绕在两个相邻定子齿上且在两个定子齿上的绕向相反，每个定子齿上绕有两个线圈；所述气隙位于定子和转子之间；所述转子包括支撑结构、转矩转子齿组和悬浮力转子齿，所述转矩转子齿组有三个，每个转矩转子齿组设有一个前齿和一个后齿，所述悬浮力转子齿有三个，转矩转子齿组和悬浮力转子齿等间隔、交错地固定于支撑结构中。本发明从结构上实现了转矩与悬浮力的解耦控制，具有控制简单、能耗低等优点。

技术领域

本发明涉及磁悬浮开关磁阻电机领域，特别是涉及一种新型16相磁悬浮开关磁阻电机。

背景技术

磁悬浮开关磁阻电机是将磁悬浮技术应用到开关磁阻电机中，使电机兼具开关磁阻电机可靠性高、调速性能好和磁悬浮技术无摩擦、寿命长、功率损耗低的优点，在航空航天和医疗器械领域中应用广泛。传统磁悬浮开关磁阻电机工作时，转矩与悬浮力的控制存在耦合，严重影响电机性能，增加了控制难度，磁悬浮开关磁阻电机转矩与悬浮力的解耦控制一直是业内研究重点。

解除转矩与悬浮力的控制耦合主要有结构改进与算法解耦两种方式；算法解耦难度大、成本高，解耦性能的好坏往往取决于算法设计者的水平，且当电机受环境影响较大时，电机稳定性难以得到保障；相比之下，通过改进电机结构来解除转矩与悬浮力的控制耦合是从底层、从根本上解决问题，不仅可以保证电机的稳定性，而且降低了开发成本和控制难度；目前，对于电机结构解耦的研究主要集中在定子上，对转子结构的改进研究较少。

发明内容

本发明的目的在于解决现有磁悬浮开关磁阻电机转矩与悬浮力的控制耦合问题，提出一种能够从结构上解除转矩与悬浮力的控制耦合、稳定性高、能耗低的新型16相磁悬浮开关磁阻电机，技术方案是：一种新型16相磁悬浮开关磁阻电机，包括定子、气隙和转子三部分；所述定子设有定子齿和绕组，所述定子齿有16个，所述绕组有16相，分别为A相-P相，每相绕组由两个线圈组成，每相绕组的两个线圈分别绕在两个相邻定子齿上且在两个定子齿上的绕向相反，每个定子齿上有两个来自不同相绕组的线圈；所述转子包括支撑结构、转矩转子齿组和悬浮力转子齿，所述转矩转子齿组有三个，每个转矩转子齿组包括一个前齿和一个后齿，所述悬浮力转子齿有三个，所述转矩转子齿组和悬浮力转子齿等间隔交错固定于支撑结构中；所述定子和转子之间设有气隙。

本发明的技术方案还有：本发明的技术方案还有：所述定子齿极弧为α，7.5^o≤α≤11.25^o；所述转矩转子齿组极弧为22.5^o+α；所述前齿极弧为α，后齿极弧为α；所述悬浮力转子齿极弧为45^o+2α，以使悬浮力绕组所在定子齿与悬浮力转子齿的正对面积始终保持不变。

本发明的技术方案还有：所述支撑结构为铸铝，在为转矩转子齿组与悬浮力转子齿提供机械支撑的同时，还用来隔断转矩转子齿组与悬浮力转子齿之间的磁力线；所述转矩转子齿组与悬浮力转子齿均由硅钢片叠压而成。

本发明的技术方案还有：所述支撑结构、转矩转子齿组与悬浮力转子齿外径相等，使得转子外形类似于圆柱体，在旋转过程中可有效降低风阻或液阻造成的功率损耗，同时提高电机运行的稳定性；所述转矩转子齿组与悬浮力转子齿内径相等。