本實(shí)用新型涉及磁懸浮電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別地，涉及一種磁懸浮開(kāi)關(guān)磁阻飛輪電機(jī)。

背景技術(shù)：

磁懸浮開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)是通過(guò)改變開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)原有的磁場(chǎng)分布，產(chǎn)生作用于轉(zhuǎn)子上的可控的懸浮力，從而將轉(zhuǎn)子懸浮于空間，可以在保留開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)性能優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步消除機(jī)械軸承帶來(lái)的摩擦損耗，且無(wú)需潤(rùn)滑裝置。它可以高速及超高速電動(dòng)或發(fā)電運(yùn)行，在工業(yè)、化工、生物以及軍工等諸多領(lǐng)域均具有廣闊的應(yīng)用前景。以磁懸浮開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)作為飛輪電機(jī)，可以有效縮小飛輪系統(tǒng)的體積和重量，尤其適用于飛輪慣量較小，但對(duì)系統(tǒng)體積和重量要求嚴(yán)格的場(chǎng)合。

根據(jù)每個(gè)定子凸極上的繞組套數(shù)，磁懸浮開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)可以分為雙繞組結(jié)構(gòu)和單繞組結(jié)構(gòu)兩種形式。其中雙繞組磁懸浮開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)是在原普通開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的定子凸極上增加一套懸浮力繞組，通過(guò)控制兩套繞組電流來(lái)改變電機(jī)的氣隙磁場(chǎng)分布，從而產(chǎn)生使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)和自懸浮所需的轉(zhuǎn)矩和徑向懸浮力。單繞組磁懸浮開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)則是在不改變?cè)瓉?lái)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過(guò)合理控制每個(gè)定子凸極上的繞組電流大小，以產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩和徑向懸浮力。單繞組磁懸浮開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)未改變?cè)_(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的結(jié)構(gòu)，更具有通用性和實(shí)用性，已經(jīng)成為了目前該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)。

根據(jù)轉(zhuǎn)子與定子的相對(duì)位置，磁懸浮開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)可以分為傳統(tǒng)的內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)和新型的外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)兩種形式。其中外轉(zhuǎn)子磁懸浮開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)子安裝在定子外側(cè)，作為飛輪電機(jī)使用時(shí)，可以將電機(jī)轉(zhuǎn)子疊壓封裝在飛輪內(nèi)側(cè)，電機(jī)轉(zhuǎn)子與飛輪合二為一，可以增強(qiáng)飛輪轉(zhuǎn)子強(qiáng)度，縮小整體體積，改善系統(tǒng)的動(dòng)力特性和穩(wěn)定性。但是磁懸浮開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和懸浮力之間存在復(fù)雜的耦合關(guān)系，很難在控制策略和數(shù)學(xué)模型中實(shí)現(xiàn)二者的完全解耦，限制了電機(jī)性能的提高，已經(jīng)成為了制約其進(jìn)入工程應(yīng)用的主要瓶頸。

例如：目前已有方案通過(guò)采用雙相導(dǎo)通方式，選擇電感較大的一相作為懸浮相以產(chǎn)生較大懸浮力，選擇電感較小的一相作為旋轉(zhuǎn)相以產(chǎn)生正轉(zhuǎn)矩。但是在該方案中，為了保證產(chǎn)生較大的懸浮力，需要將懸浮相的導(dǎo)通區(qū)間限制在電感較大的區(qū)域，懸浮相會(huì)產(chǎn)生較大的正負(fù)轉(zhuǎn)矩，引起轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，影響轉(zhuǎn)速控制效果，仍存在較大的相間耦合。

例如：目前也有方案通過(guò)改進(jìn)轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)子與懸浮力轉(zhuǎn)子軸向疊加組成，徑向承載力大；利用最小電感區(qū)實(shí)行懸浮控制，懸浮電流對(duì)轉(zhuǎn)矩電流的影響小，相間耦合作用小。但是復(fù)合轉(zhuǎn)子帶負(fù)載運(yùn)行時(shí)，容易增加軸向長(zhǎng)度，增大整機(jī)體積，影響了系統(tǒng)的機(jī)械強(qiáng)度，限制了臨界轉(zhuǎn)速的提高，不利于發(fā)揮磁懸浮電機(jī)的告訴適應(yīng)性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的實(shí)施例提供了一種磁懸浮開(kāi)關(guān)磁阻飛輪電機(jī)，克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)/發(fā)電功能與徑向懸浮功能的解耦控制，并增強(qiáng)飛輪轉(zhuǎn)子強(qiáng)度，縮小整機(jī)體積，改善系統(tǒng)的動(dòng)力特性和穩(wěn)定性，以進(jìn)一步發(fā)揮磁懸浮開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的高速適應(yīng)的特性。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的實(shí)施例采用如下技術(shù)方案：

第一方面，本實(shí)用新型的實(shí)施例提供一種磁懸浮開(kāi)關(guān)磁阻飛輪電機(jī)，包括：外轉(zhuǎn)子鐵芯(1)和定子鐵芯(4)；所述外轉(zhuǎn)子鐵芯(1)和定子鐵芯(4)以同心方式依次嵌套；所述外轉(zhuǎn)子鐵芯(1)由凸極轉(zhuǎn)子(2)和圓柱形轉(zhuǎn)子(3)軸向復(fù)合而成；所述凸極轉(zhuǎn)子(2)內(nèi)壁上等間隔設(shè)置8個(gè)轉(zhuǎn)子凸極，每個(gè)轉(zhuǎn)子凸極上均無(wú)繞組；所述定子鐵芯(4)外壁等間隔設(shè)置12個(gè)定子凸極(5)，每個(gè)定子凸極上繞有一套定子繞組(6)。定子繞組負(fù)責(zé)根據(jù)需要而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩和徑向懸浮力。具體地，根據(jù)作用在混合外轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)矩、磁拉力與定子繞組電流的關(guān)系，通過(guò)合理控制繞組電流的大小，即可產(chǎn)生所需的電磁轉(zhuǎn)矩和徑向懸浮力。在本實(shí)用新型實(shí)施例中，凸極轉(zhuǎn)子(2)在定子繞組(6)作用下產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，圓柱形轉(zhuǎn)子(3)在定子繞組(6)作用下產(chǎn)生徑向懸浮力。

結(jié)合第一方面，在第一方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述定子繞組(6)相互之間不串接，徑向相對(duì)的四個(gè)定子繞組構(gòu)成一相，一共分為三相。

結(jié)合第一方面，在第一方面的第二種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述定子凸極和所述轉(zhuǎn)子凸極的極寬均為15°。

第二方面，本實(shí)用新型的實(shí)施例提供一種磁懸浮開(kāi)關(guān)磁阻飛輪電機(jī)解耦控制方法，采用雙相導(dǎo)通解耦，在電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，所述定子繞組(6)構(gòu)成的三相中有兩相同時(shí)導(dǎo)通；所述導(dǎo)通的兩相，其中一相工作在懸浮勵(lì)磁區(qū)，另一相工作在轉(zhuǎn)矩勵(lì)磁區(qū)。

結(jié)合第二方面，在第二方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述懸浮勵(lì)磁區(qū)在每一相定子繞組(6)的最小相電感平底區(qū)，通過(guò)所述相內(nèi)四極定子繞組(6)的不對(duì)稱(chēng)勵(lì)磁，產(chǎn)生所需的徑向懸浮力；

所述轉(zhuǎn)矩勵(lì)磁區(qū)在每一相定子繞組(6)的相電感上升區(qū)或相電感下降區(qū)，通過(guò)所述相內(nèi)四極定子繞組(6)的對(duì)稱(chēng)勵(lì)磁，可分別產(chǎn)生正電磁轉(zhuǎn)矩或負(fù)電磁轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)電機(jī)電動(dòng)或發(fā)電運(yùn)行。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種磁懸浮開(kāi)關(guān)磁阻飛輪電機(jī)采用雙相導(dǎo)通解耦控制策略，能夠有效削弱電磁轉(zhuǎn)矩和徑向懸浮力的耦合，減少了控制器設(shè)計(jì)的難度；具有全轉(zhuǎn)子位置角的徑向懸浮能力，顯著提升徑向負(fù)載能力，改善徑向懸浮性能；將電機(jī)轉(zhuǎn)子疊壓封裝在飛輪內(nèi)側(cè)，縮小整機(jī)體積，有利于改善系統(tǒng)的動(dòng)力特性；繞組結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有利于提高繞組利用率。懸浮勵(lì)磁區(qū)內(nèi)，繞組電感基本維持恒定，相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)電動(dòng)勢(shì)近似為零，可以解決傳統(tǒng)磁懸浮開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)在高速運(yùn)行時(shí)懸浮電流不易跟蹤及斬波控制的問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種磁懸浮開(kāi)關(guān)磁阻飛輪電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種磁懸浮開(kāi)關(guān)磁阻飛輪電機(jī)分解結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種磁懸浮開(kāi)關(guān)磁阻飛輪電機(jī)的定子繞組示意圖；

圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例所述一種磁懸浮開(kāi)關(guān)磁阻飛輪電機(jī)的定子繞組相電感關(guān)于轉(zhuǎn)子位置角的變化曲線示意圖；

圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例所述一種磁懸浮開(kāi)關(guān)磁阻飛輪電機(jī)的雙相導(dǎo)通解耦控制運(yùn)行區(qū)間示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本實(shí)用新型的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。下文中將詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施方式，所述實(shí)施方式的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類(lèi)似的標(biāo)號(hào)表示相同或類(lèi)似的元件或具有相同或類(lèi)似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施方式是示例性的，僅用于解釋本實(shí)用新型，而不能解釋為對(duì)本實(shí)用新型的限制。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語(yǔ)(包括技術(shù)術(shù)語(yǔ)和科學(xué)術(shù)語(yǔ))具有與本實(shí)用新型所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。還應(yīng)該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術(shù)語(yǔ)應(yīng)該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會(huì)用理想化或過(guò)于正式的含義來(lái)解釋。

本實(shí)用新型的實(shí)施例提供了一種磁懸浮開(kāi)關(guān)磁阻飛輪電機(jī)，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)/發(fā)電功能與徑向懸浮功能的解耦控制，并增強(qiáng)飛輪轉(zhuǎn)子強(qiáng)度，縮小整機(jī)體積，改善系統(tǒng)的動(dòng)力特性和穩(wěn)定性，以進(jìn)一步發(fā)揮磁懸浮開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的高速適應(yīng)的特性。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的實(shí)施例采用如下技術(shù)方案：

第一方面，本實(shí)用新型的實(shí)施例提供一種磁懸浮開(kāi)關(guān)磁阻飛輪電機(jī)，如圖1和圖2所示。圖1為本實(shí)用新型一種磁懸浮開(kāi)關(guān)磁阻飛輪電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是分解結(jié)構(gòu)示意圖。如分解結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括：外轉(zhuǎn)子鐵芯(1)和定子鐵芯(4)；所述外轉(zhuǎn)子鐵芯(1)和定子鐵芯(4)以同心方式依次嵌套；所述外轉(zhuǎn)子鐵芯(1)由凸極轉(zhuǎn)子(2)和圓柱形轉(zhuǎn)子(3)軸向復(fù)合而成；所述凸極轉(zhuǎn)子(2)內(nèi)壁上等間隔設(shè)置8個(gè)轉(zhuǎn)子凸極，每個(gè)轉(zhuǎn)子凸極上均無(wú)繞組；所述定子鐵芯(4)外壁等間隔設(shè)置12個(gè)定子凸極(5)，每個(gè)定子凸極上繞有一套定子繞組(6)。定子繞組負(fù)責(zé)根據(jù)需要而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩和徑向懸浮力。在本實(shí)用新型實(shí)施例中，凸極轉(zhuǎn)子(2)在定子繞組(6)作用下產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，圓柱形轉(zhuǎn)子(3)在定子繞組(6)作用下產(chǎn)生徑向懸浮力。

結(jié)合第一方面，在第一方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，如圖3所示，所述定子繞組(6)相互之間不串接，徑向相對(duì)的四個(gè)定子繞組構(gòu)成一相，一共分為三相。具體地，如圖3所示，其中：A1、A2、A3、A4構(gòu)成A相定子繞組，分別位于x和y軸的正、負(fù)方向；B1、B2、B3、B4構(gòu)成B相定子繞組；C1、C2、C3、C4構(gòu)成C相定子繞組。根據(jù)作用在混合外轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)矩、磁拉力與定子繞組電流的關(guān)系，通過(guò)合理控制繞組電流的大小，即可產(chǎn)生所需的電磁轉(zhuǎn)矩和徑向懸浮力。

結(jié)合第一方面，在第一方面的第二種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述定子凸極和所述轉(zhuǎn)子凸極的極寬均為15°。

第二方面，本實(shí)用新型的實(shí)施例提供一種磁懸浮開(kāi)關(guān)磁阻飛輪電機(jī)解耦控制方法，采用雙相導(dǎo)通解耦，在電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，所述定子繞組(6)構(gòu)成的三相中有兩相同時(shí)導(dǎo)通；所述導(dǎo)通的兩相，其中一相工作在懸浮勵(lì)磁區(qū)，另一相工作在轉(zhuǎn)矩勵(lì)磁區(qū)。

如圖4所示，本實(shí)用新型所述一種磁懸浮開(kāi)關(guān)磁阻飛輪電機(jī)的定子繞組相電感關(guān)于轉(zhuǎn)子位置角的變化曲線示意圖，一個(gè)相電感周期為45°。定義外轉(zhuǎn)子齒槽中心與A相定子凸極齒重合處為轉(zhuǎn)子位置角θ的零度位置，轉(zhuǎn)速以順時(shí)針?lè)较驗(yàn)檎?。在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，當(dāng)轉(zhuǎn)子后沿剛好與定子前沿重合時(shí)，θ＝-22.5°；當(dāng)轉(zhuǎn)子前沿剛好與定子前沿重合時(shí)，θ＝22.5°。

當(dāng)該飛輪電機(jī)運(yùn)行于電動(dòng)狀態(tài)時(shí)，定子繞組導(dǎo)通規(guī)則見(jiàn)表1，在-22.5°≤θ<-7.5°區(qū)間，以B相作為懸浮勵(lì)磁相，以C相作為轉(zhuǎn)矩勵(lì)磁相；在-7.5°≤θ<7.5°區(qū)間，以A相作為懸浮勵(lì)磁相，以B相作為轉(zhuǎn)矩勵(lì)磁相；在7.5°≤θ<22.5°區(qū)間，以C相作為懸浮勵(lì)磁相，以A相作為轉(zhuǎn)矩勵(lì)磁相。

表1：定義該飛輪電機(jī)電動(dòng)運(yùn)行時(shí)的定子繞組勵(lì)磁區(qū)間選擇

當(dāng)該飛輪電機(jī)運(yùn)行于發(fā)電狀態(tài)時(shí)，定子繞組導(dǎo)通規(guī)則見(jiàn)表2。在-22.5°≤θ<-7.5°區(qū)間，以B相作為懸浮勵(lì)磁相，以A相作為轉(zhuǎn)矩勵(lì)磁相；在-7.5°≤θ<7.5°區(qū)間，以A相作為懸浮勵(lì)磁相，以C相作為轉(zhuǎn)矩勵(lì)磁相；在7.5°≤θ<22.5°區(qū)間，以C相作為懸浮勵(lì)磁相，以B相作為轉(zhuǎn)矩勵(lì)磁相。

表2該飛輪電機(jī)發(fā)電運(yùn)行時(shí)的定子繞組勵(lì)磁區(qū)間選擇

結(jié)合第二方面，在第二方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述懸浮勵(lì)磁區(qū)在每一相定子繞組(6)的最小相電感平底區(qū)，通過(guò)所述相內(nèi)四極定子繞組(6)的不對(duì)稱(chēng)勵(lì)磁，產(chǎn)生所需的徑向懸浮力；

所述轉(zhuǎn)矩勵(lì)磁區(qū)在每一相定子繞組(6)的相電感上升區(qū)或相電感下降區(qū)，通過(guò)所述相內(nèi)四極定子繞組(6)的對(duì)稱(chēng)勵(lì)磁，可分別產(chǎn)生正電磁轉(zhuǎn)矩或負(fù)電磁轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)電機(jī)電動(dòng)或發(fā)電運(yùn)行。

圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例所述一種磁懸浮開(kāi)關(guān)磁阻飛輪電機(jī)的雙相導(dǎo)通解耦控制方法運(yùn)行區(qū)間示意圖。本實(shí)施例采用雙相導(dǎo)通解耦控制方法，即在所述電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中的任何時(shí)刻均有兩相繞組同時(shí)導(dǎo)通，其中一相工作在懸浮勵(lì)磁區(qū)，另一相工作在轉(zhuǎn)矩勵(lì)磁區(qū)。對(duì)每一相繞組而言，以最小相電感平底區(qū)作為該相的懸浮勵(lì)磁區(qū)，通過(guò)不對(duì)稱(chēng)勵(lì)磁后產(chǎn)生徑向懸浮力；以相電感上升區(qū)或下降區(qū)作為該相的轉(zhuǎn)矩勵(lì)磁區(qū)，通過(guò)對(duì)稱(chēng)勵(lì)磁后分別產(chǎn)生正電磁轉(zhuǎn)矩或負(fù)電磁轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)電機(jī)電動(dòng)或發(fā)電運(yùn)行。

轉(zhuǎn)矩勵(lì)磁區(qū)負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)矩輸出功能，該復(fù)合外轉(zhuǎn)子磁懸浮開(kāi)關(guān)磁阻飛輪電機(jī)電動(dòng)運(yùn)行時(shí)，以相電感上升區(qū)作為轉(zhuǎn)矩勵(lì)磁區(qū)，通過(guò)對(duì)稱(chēng)勵(lì)磁后分別產(chǎn)生正電磁轉(zhuǎn)矩，與飛輪實(shí)際轉(zhuǎn)向相同，帶動(dòng)飛輪做加速運(yùn)動(dòng)，飛輪系統(tǒng)充電；該復(fù)合外轉(zhuǎn)子磁懸浮開(kāi)關(guān)磁阻飛輪電機(jī)發(fā)電運(yùn)行時(shí)，以相電感下降區(qū)作為轉(zhuǎn)矩勵(lì)磁區(qū)，通過(guò)對(duì)稱(chēng)勵(lì)磁后分別產(chǎn)生負(fù)電磁轉(zhuǎn)矩，與飛輪實(shí)際轉(zhuǎn)向相反，帶動(dòng)飛輪做減速運(yùn)動(dòng)，飛輪系統(tǒng)放電。

具體地，當(dāng)該飛輪電機(jī)運(yùn)行于電動(dòng)狀態(tài)時(shí)，在-22.5°≤θ<-7.5°區(qū)間時(shí)以C相作為轉(zhuǎn)矩勵(lì)磁相，在-7.5°≤θ<7.5°區(qū)間時(shí)以B相作為轉(zhuǎn)矩勵(lì)磁相，在7.5°≤θ<22.5°區(qū)間時(shí)以A相作為轉(zhuǎn)矩勵(lì)磁相；反之，當(dāng)該飛輪電機(jī)運(yùn)行于發(fā)電狀態(tài)時(shí)，在-22.5°≤θ<-7.5°區(qū)間時(shí)以A相作為轉(zhuǎn)矩勵(lì)磁相，在-7.5°≤θ<7.5°區(qū)間時(shí)以C相作為轉(zhuǎn)矩勵(lì)磁相，在7.5°≤θ<22.5°區(qū)間時(shí)以B相作為轉(zhuǎn)矩勵(lì)磁相。

懸浮勵(lì)磁區(qū)負(fù)責(zé)徑向懸浮功能。以A相繞組為例，i_A1和i_A2分別為位于x、y軸正方向的定子繞組電流，i_A3和i_A4分別為x、y軸負(fù)方向的定子繞組電流。在A相繞組電感最小的平底區(qū)通過(guò)i_A1、i_A2、i_A3和i_a4的不對(duì)稱(chēng)勵(lì)磁，產(chǎn)生轉(zhuǎn)子懸浮所需的徑向力。具體地，i_A1導(dǎo)通時(shí)產(chǎn)生沿x軸正方向的懸浮力，i_A3導(dǎo)通時(shí)產(chǎn)生沿x軸負(fù)方向的懸浮力；i_A2導(dǎo)通時(shí)，產(chǎn)生沿y軸正方向的懸浮力，i_A4導(dǎo)通時(shí)產(chǎn)生沿y軸負(fù)方向的懸浮力；通過(guò)控制x軸方向和y軸方向的懸浮力，即可合成任意方向的懸浮力，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)子自懸浮。同理，在B相繞組電感最小的平底區(qū)和C相繞組電感最小的平底區(qū)，也可以通過(guò)不對(duì)稱(chēng)勵(lì)磁產(chǎn)生轉(zhuǎn)子懸浮所需的徑向力。

采用本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種磁懸浮開(kāi)關(guān)磁阻飛輪電機(jī)有益效果是：

(1)有效削弱電磁轉(zhuǎn)矩和徑向懸浮力的耦合，減少了控制器設(shè)計(jì)的難度。

采用雙相導(dǎo)通解耦控制策略，懸浮勵(lì)磁區(qū)對(duì)應(yīng)的相電感保持為最小值，勵(lì)磁后將產(chǎn)生正負(fù)對(duì)稱(chēng)的電磁轉(zhuǎn)矩，且幅值遠(yuǎn)小于轉(zhuǎn)矩勵(lì)磁區(qū)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩，因此懸浮勵(lì)磁區(qū)的平均電磁轉(zhuǎn)矩為零，且引起的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)很小。

(2)具有全轉(zhuǎn)子位置角的徑向懸浮能力，顯著提升徑向負(fù)載能力，改善徑向懸浮性能。

電機(jī)外轉(zhuǎn)子采用凸極轉(zhuǎn)子和圓柱形轉(zhuǎn)子軸向復(fù)合的結(jié)構(gòu)，圓柱形轉(zhuǎn)子使得該飛輪電機(jī)具有全轉(zhuǎn)子位置角的徑向懸浮能力，克服了傳統(tǒng)磁懸浮開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)在定轉(zhuǎn)子不對(duì)齊位置不能有效產(chǎn)生徑向懸浮力的弊端。同時(shí)，也增大了定子繞組的徑向電感分量，增強(qiáng)了徑向負(fù)載能力，有利于改善徑向懸浮性能。

(3)將電機(jī)轉(zhuǎn)子疊壓封裝在飛輪內(nèi)側(cè)，縮小整機(jī)體積，有利于改善系統(tǒng)的動(dòng)力特性。

混合外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的飛輪電機(jī)，可以將電機(jī)轉(zhuǎn)子疊壓封裝在飛輪內(nèi)側(cè)，使電機(jī)轉(zhuǎn)子與飛輪合二為一，可以增強(qiáng)飛輪轉(zhuǎn)子強(qiáng)度，縮小整機(jī)體積，有利于增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，改善系統(tǒng)的動(dòng)力特性。

(4)繞組結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有利于提高繞組利用率。

定子上僅有一套集中繞組，根據(jù)作用在混合外轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)矩、磁拉力與定子繞組電流的關(guān)系，通過(guò)合理控制繞組電流的大小，即可產(chǎn)生所需的電磁轉(zhuǎn)矩和徑向懸浮力。電機(jī)結(jié)構(gòu)與開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的主體結(jié)構(gòu)類(lèi)似，更具有通用性和實(shí)用性。

(5)懸浮勵(lì)磁區(qū)內(nèi)，繞組電感基本維持恒定，相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)電動(dòng)勢(shì)近似為零，可以解決傳統(tǒng)磁懸浮開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)在高速運(yùn)行時(shí)懸浮電流不易跟蹤及斬波控制的問(wèn)題。

以上所述，僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。