专利名称：一种磁悬浮开关磁阻电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种磁悬浮开关磁阻电机，属于磁浮开关磁阻电机领域。
背景技术：
开关磁阻电机因其结构简单、调速范围宽、控制灵活、运行效率高、适于 超高速低功耗运行等诸多优良特性受到了世界各国的广泛研究及应用，然而其 在高速领域的应用同样受到机械轴承磨损问题的制约，机械摩擦不仅降低轴承 寿命、产生机械振动和噪音，且会造成部件发热，使润滑剂性能变差、电机温 升增大导致电机的动态特性变差，从而降低电机的效率、缩短电机及装备的使 用寿命。
以磁浮轴承代替机械轴承很好地解决了这一问题。磁浮轴承利用电磁场力 将转子悬浮于空间中，不需要任何介质接触承载，具有无机械接触、动力损失 少、支撑力可控等优点。但磁轴承开关磁阻电机需要额外增加用于悬浮的电磁 装置，因而系统轴向尺寸大，转子长，增加了结构的复杂性与系统故障率，且 临界转速低。针对此问题近年来有学者提出了磁悬浮开关磁阻电机的概念，利 用磁轴承与开关磁阻电机定子绕组的相似性，把产生悬浮力的绕组和产生转矩 力的绕组都叠压在定子上，通过一定的控制策略适时调整各绕组中的电流，从 而产生使电机转子稳定悬浮和旋转的力。它集磁轴承与开关磁阻电机于一身，
具有自悬浮自驱动能力。日本学者Masatsugu Takemoto /人上世纪九十年代末开 始进行磁悬浮开关磁阻电机方面的研究，国内也有学者一直对此进行着研究。 但是，目前国内外学者研究的磁悬浮开关磁阻电机存在着控制其径向悬浮力需要绕组多的问题，其绕组结构如图1所示，即控制三相开关磁阻电机转子
径向X轴和Y轴方向悬浮力共需要6套控制绕组，四相电机则需要8套控制绕
组，相数越多，控制绕组越多。控制绕组多不仅增加了电机本身结构的复杂性， 增加了故障率，而且电机运行中，控制绕组要随旋转绕组的切换在三相间不断
切换，且要求控制电路中IGBT个数多，使控制电路、控制软件都大大复杂化、
系统成本增加。
发明内容
为了克服现有技术结构的不足，解决控制绕组多的问题，本发明提供一种磁 悬浮开关^f兹阻电机。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是
一种磁悬浮开关磁阻电机，不论是几相电机，均只需要2套控制绕组，就 可同样实现转子径向悬浮控制。
一种磁悬浮开关磁阻电机，共用径向力控制绕组的结构为相邻的几个极 共绕一套控制绕組，以磁悬浮开关磁阻电机的横截面水平方向为X方向，横截 面竖直方向为Y方向，X方向和Y方向相对的两组控制绕组串耳关。
三相^f兹悬浮开关石兹阻电^/L:三相相邻的3纟及共绕一套控制绕组，X方向相 对的两组控制绕组串联，Y方向相对的两组控制绕组串联，三相共2套控制绕 组。
m相磁悬浮开关磁阻电机m相相邻的w个极共绕一套控制绕组，X方向 相对的两组控制绕组串联，Y方向相对的两组控制绕组串联，w相共2套控制 绕组。
本发明的有益效果本发明磁悬浮开关磁阻电机显著减少了控制绕组的个 数，但同样能达到一般磁悬浮开关磁阻电机产生的径向力效果。控制绕组个数的显著减少，不仅筒化了电机本身结构的复杂性，减小了故
障率，而且在整个运行过程中，不需要切换控制绕组，控制电路的IGBT个数减
少为原来的三分之一，控制电路、控制软件均得到筒化。悬浮力控制的简化使
磁悬浮开关磁阻电机更有可能实用化、商业化。
图1: 一般磁悬浮开关磁阻电机绕组结构图 (图示B相旋转绕组与B相控制绕组，A、C相旋转绕组与控制绕组与B相相同)；
图2:本发明磁悬浮开关磁阻电机绕组结构图 (图示B相旋转绕组与全部控制绕组，A、 C相旋转绕组与B相旋转绕组相同)；
图3:本发明磁悬浮开关磁阻电机(多相)绕组结构图 (图示全部控制绕组)。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
具体实施例方式
实施例1:针对目前如图1所示磁悬浮开关磁阻电机存在着控制其径向悬 浮力需要绕组多的问题，发明了一种磁悬浮开关磁阻电机。此种磁悬浮开关磁 阻电机不论是几相电机，均只需要2套控制绕组，就可同样实现径向悬浮控制， 如图2所示。
本发明磁悬浮开关磁阻电机与 一般磁悬浮开关磁阻电机相似处说明
1. 两种磁悬浮开关磁阻电机旋转绕组相同，如图l和图2中电机B相的旋 转绕组A^， A、 C相的旋转绕组与B相的旋转绕组结构相同。
2. 两种磁悬浮开关磁阻电机对定子结构、转子结构无具体差别要求，可以 相似或相同，区别在控制绕组。依据控制绕组不同，可适当加大嵌绕控制绕组 的槽的尺寸，如图2所示。
5本发明磁悬浮开关磁阻电机与 一般磁悬浮开关磁阻电机差别说明
1. 两种磁悬浮开关磁阻电机控制绕组个数不同图1三相共6套控制绕组， 若m相电机则2m套控制绕组；图2中三相共2套控制绕组，多相相)仍是 2套控制绕组。
2. 两种磁悬浮开关磁阻电机控制绕组绕法不同图1中每相每极上均有控 制绕组，每相X和Y方向相对两极上的控制绕组串联形成1组，共2组，三相 共6组控制绕组；图2中A、 B和C相相邻的3极共绕一组控制绕组，X方向相 对的两组控制绕组Wx串联，Y方向相对的两组控制绕组WY串联，三相共2套 控制绕组。
实施例2:
本发明磁悬浮开关磁阻电机(多相)仍是2套控制绕组。 本发明磁悬浮开关磁阻电机(多相)结构图说明
图3中1, 2， ...， m-l和w分别代表w相磁悬浮开关磁阻电机的各个定子 极，旋转绕组同一般磁悬浮开关磁阻电机相同。
图3中相邻的w个极共绕一组控制绕组，X方向相对的两组控制绕组Wx串 联，Y方向相对的两组控制绕组A^串联，m相共2套控制绕组。
权利要求
1. 一种磁悬浮开关磁阻电机，其特征是共用径向力控制绕组，以磁悬浮开关磁阻电机的横截面水平方向为X方向，横截面竖直方向为Y方向，X方向和Y方向相对的两组控制绕组串联。
2. 根据权利要求1所述的一种磁悬浮开关磁阻电机，其特征是共用径向 力控制绕组的三相磁悬浮开关磁阻电机，三相相邻的3极共绕一组控制绕组，X 方向相对的两组控制绕组iVx串联，Y方向相对的两组控制绕组iVY串联，三相 共2套控制绕组。
3. 根据权利要求1所述的一种磁悬浮开关磁阻电机，其特征是共用径向 力控制绕组的w相磁悬浮开关^ 兹阻电机，m相相邻的m个极共绕一组控制绕组， X方向相对的两组控制绕组Wx串联，Y方向相对的两组控制绕组WY串联，m 相共2套控制绕组，m代表磁悬浮开关磁阻电机的相数。
全文摘要
现有磁悬浮开关磁阻电机控制其径向悬浮需要的绕组多，如控制三相开关磁阻电机转子径向悬浮需要6套控制绕组，四相电机则需要8套控制绕组，相数越多，控制绕组越多。而本发明磁悬浮开关磁阻电机不论是几相电机，均只需要2套控制绕组，就可同样实现径向悬浮控制。控制绕组个数的显著减少，不仅简化了电机本身结构的复杂性，减小了故障率，而且在整个运行过程中，不需要切换控制绕组，控制电路的IGBT个数减少为原来的三分之一，控制电路、控制软件均得到简化。悬浮力控制的简化使磁悬浮开关磁阻电机更有可能实用化、商业化。
文档编号H02N15/00GK101478274SQ20091007802
公开日2009年7月8日 申请日期2009年2月10日 优先权日2009年2月10日
发明者王喜莲 申请人:北京交通大学