[发明专利]一种无轴承开关磁阻电机

说明书

本发明提供了一种无轴承开关磁阻电机，包括：定子，包括第一定子和第二定子，所述第一定子和第二定子的内壁上均形成有沿径向向内延伸的6个定子极，所述第一定子上的定子极与所述第二定子上的定子极一一对齐，每个所述定子极上绕设有一独立控制的励磁绕组；转子，位于所述定子的内侧，且与所述定子之间留有气隙，所述转子的前端和后端沿径向各分布有3个转子极，位于前端的所述转子极和位于后端的所述转子极错开一定的机械角度；永磁环，为轴向磁环结构，连接所述第一定子和第二定子。本发明在双定子中间设置环状永磁环能有效构造轴向磁通，提高电机的输出转矩和功率密度，保证五自由度悬浮。

技术领域

本发明涉及无轴承开关磁阻电机技术领域，具体的涉及一种轴向永磁偏置无轴承开关磁阻电机。

背景技术

开关磁阻电机具有结构简单、容错性能强、高速适应性好等优点，在航空航天与透平机械等领域有较好的应用前景。传统开关磁阻电机采用机械轴承支撑转子，转子的高速或超高速旋转会使机械轴承的摩擦阻力增加，磨损加剧，并导致电机发热等问题，不仅降低了电机的工作效率，缩短了电机和机械轴承的寿命，也增加了电机和轴承的维护负担。因此，将磁悬浮轴承技术运用到开关磁阻电机上，可以从根本上改变传统支撑形式，实现无接触、无磨损、高速度、高精度和长寿命的特性，故无轴承开关磁阻电机可广泛应用于高速、超高速、环境温度变化大或不易维修的驱动场合。

但现有的无轴承开关磁阻电机普遍存在低转矩、低功率密度的问题，为了解决功率低的问题，传统的无轴承开关磁阻电机采用增加绕组数量的形式，但这往往会导致电机系统体积变得庞大。因此，实现更高功率密度的无轴承开关磁阻电机，是目前的研究难点。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供了一种能提升轴向承载力和系统功率密度的无轴承开关磁阻电机。

为了实现以上目的及其他目的，本发明是通过包括以下技术方案实现的：本发明提供了一种无轴承开关磁阻电机，其特征在于，包括：定子，包括第一定子和第二定子，所述第一定子和第二定子的内壁上均形成有沿径向向内延伸的6个定子极，所述第一定子上的定子极与所述第二定子上的定子极一一对齐，每个所述定子极上绕设有一独立控制的励磁绕组；转子，位于所述定子的内侧，且与所述定子之间留有气隙，所述转子的前端和后端沿径向各分布有3个转子极，位于前端的所述转子极和位于后端的所述转子极错开一定的机械角度；永磁环，为轴向磁环结构，连接所述第一定子和第二定子。

在一实施例中，所述永磁环包括第一极和第二极，所述第一极和所述第二极的极性相反，所述第一极的一端与所述第一定子相连，所述第一极的另一端与所述第二极的一端相连，所述第二极的另一端与所述第二定子相连。

在一实施例中，所述永磁环外径Dp与所述定子外径Ds相等，所述永磁环内径dp大于所述定子内径ds，所述永磁环的宽度hp与所述转子前端的转子极与后端的转子极之间的间距Lr相等。

在一实施例中，所述机械角度为15°～45°。

在一实施例中，所述机械角度为30°。

在一实施例中，所述第一定子和第二定子的结构完全相同，所述转子的前端结构与后端结构完全相同。

在一实施例中，所述定子极的极弧宽度θs为所述转子极的极弧宽度θr的6/25～2/7。

在一实施例中，所述第一定子或第二定子的轴向长度hs与所述转子极的轴向长度hr相等。

在一实施例中，所述第一定子、第二定子和永磁环的总长度Hs与所述转子的总长度Hr相等。

在一实施例中，所述气隙为0.05～4mm。