1.一种混合径向锥形磁轴承开关磁阻电机，包括锥形磁轴承Ⅰ、径向磁轴承Ⅰ、开关磁阻电机、径向磁轴承Ⅱ和锥形磁轴承Ⅱ；所述锥形磁轴承Ⅰ和径向磁轴承Ⅰ布置在开关磁阻电机一侧，而径向磁轴承Ⅱ和锥形磁轴承Ⅱ布置开关磁阻电机另一侧；

所述锥形磁轴承Ⅰ由锥形定子Ⅰ、锥形转子Ⅰ、偏置绕组Ⅰ和轴向悬浮绕组Ⅰ构成；

所述锥形磁轴承Ⅱ由锥形定子Ⅱ、锥形转子Ⅱ、偏置绕组Ⅱ和轴向悬浮绕组Ⅱ构成；

所述径向磁轴承Ⅰ由径向定子Ⅰ、径向转子Ⅰ、偏置绕组Ⅰ和径向悬浮绕组Ⅰ构成；

所述径向磁轴承Ⅱ由径向定子Ⅱ、径向转子Ⅱ、偏置绕组Ⅱ和径向悬浮绕组Ⅱ构成；

所述开关磁阻电机由磁阻电机定子、磁阻电机转子和磁阻电机绕组构成；

所述锥形转子Ⅰ布置在锥形定子Ⅰ内，径向转子Ⅰ布置在径向定子Ⅰ内，磁阻电机转子布置在磁阻电机定子内，径向转子Ⅱ布置在径向定子Ⅱ内，锥形转子Ⅱ布置在锥形定子Ⅱ内；

所述锥形转子Ⅰ、径向转子Ⅰ、磁阻电机转子、径向转子Ⅱ和锥形转子Ⅱ套在转轴上；所述锥形定子Ⅰ、径向定子Ⅰ、磁阻电机定子、径向定子Ⅱ和锥形定子Ⅱ串联布置，且之间均存在间隙；

所述磁阻电机定子和磁阻电机转子均为凸极结构，磁阻电机定子和磁阻电机转子的齿数有12/8、6/4、8/6三种组合形式；其中磁阻电机定子和磁阻电机转子的齿数组合为12/8和

6/4时，开关磁阻电机为三相工作制，磁阻电机定子和磁阻电机转子的齿数组合为8/6时，开关磁阻电机为四相工作制；其中，12/8表示磁阻电机定子和磁阻电机转子的齿数分别为12和8；6/4表示磁阻电机定子和磁阻电机转子的齿数分别为6和4；8/6表示磁阻电机定子和磁阻电机转子的齿数分别为8和6；

其特征在于，所述锥形定子Ⅰ和锥形定子Ⅱ均为锥形凸极结构，二者的定子齿数都为4，所述锥形转子Ⅰ和锥形转子Ⅱ均为锥形圆柱结构；锥形定子Ⅰ、锥形定子Ⅱ、锥形转子Ⅰ和锥形转子Ⅱ的锥形角相等；锥形定子Ⅰ和锥形转子Ⅰ的锥形角开口方向相同，锥形定子Ⅱ和锥形转子Ⅱ的锥形角开口方向相同；锥形定子Ⅰ和锥形转子Ⅰ的锥形角开口方向与锥形定子Ⅱ和锥形转子Ⅱ的锥形角开口方向相反；

所述径向定子Ⅰ由4个E型结构Ⅰ构成，4个E型结构Ⅰ均匀分布，每个E型结构Ⅰ之间相差

90°；每个E型结构Ⅰ的齿数为3，包括1个宽齿Ⅰ和2个窄齿Ⅰ，且宽齿Ⅰ位于两个窄齿Ⅰ之间；所述宽齿Ⅰ的齿宽是窄齿Ⅰ的二倍；所述径向转子Ⅰ为圆柱结构；

所述径向定子Ⅱ由4个E型结构Ⅱ构成，4个E型结构Ⅱ均匀分布，每个E型结构Ⅱ之间相差90°；每个E型结构Ⅱ的齿数为3，包括1个宽齿Ⅱ和2个窄齿Ⅱ，且宽齿Ⅱ位于两个窄齿Ⅱ之间；所述宽齿Ⅱ的齿宽是窄齿Ⅱ的二倍；所述径向转子Ⅱ为圆柱结构；

所述锥形定子Ⅰ的4个定子齿和径向定子Ⅰ的4个宽齿Ⅰ对齐，所述锥形定子Ⅱ的4个齿和径向定子Ⅱ的4个宽齿Ⅱ对齐；所述锥形定子Ⅰ和锥形定子Ⅱ的每个定子齿宽与宽齿Ⅰ、宽齿Ⅱ的齿宽相等；

所述锥形定子Ⅰ的每个定子齿上绕有1个轴向悬浮绕组Ⅰ和m个偏置绕组Ⅰ，共4个轴向悬浮绕组Ⅰ和4m个偏置绕组Ⅰ，其中m为开关磁阻电机的相数；

所述径向定子Ⅰ的每个宽齿Ⅰ上绕有m个偏置绕组Ⅰ，每个窄齿Ⅰ上绕有1个径向悬浮绕组Ⅰ，共8个径向悬浮绕组Ⅰ和4m个偏置绕组Ⅰ；

所述偏置绕组Ⅰ的缠绕方式为：每m个偏置绕组Ⅰ横跨处于同一圆周位置上的1个锥形定子Ⅰ定子齿和1个宽齿Ⅰ，并缠绕在二者之上，共4组；每组选取1个偏置绕组Ⅰ串联，构成1个偏置绕组串Ⅰ，从而形成m个偏置绕组串Ⅰ；

所述锥形定子Ⅰ的4个轴向悬浮绕组Ⅰ串联，构成1个轴向悬浮绕组串Ⅰ；

所述径向定子Ⅰ的径向悬浮绕组Ⅰ连接方式为：在水平正方向E型结构Ⅰ位置处的两个窄齿Ⅰ上的2个径向悬浮绕组Ⅰ串联，构成1个水平正方向径向悬浮绕组串Ⅰ；在水平负方向E型结构Ⅰ位置处的两个窄齿Ⅰ上的2个径向悬浮绕组Ⅰ串联，构成1个水平负方向径向悬浮绕组串Ⅰ；所述1个水平正方向径向悬浮绕组串Ⅰ和1个水平负方向径向悬浮绕组串Ⅰ串联，构成1个水平径向悬浮绕组Ⅰ；

在竖直正方向E型结构Ⅰ位置处的两个窄齿Ⅰ上的2个径向悬浮绕组Ⅰ串联，构成1个竖直正方向径向悬浮绕组串Ⅰ；在竖直负方向E型结构Ⅰ位置处的两个窄齿Ⅰ上的2个径向悬浮绕组Ⅰ串联，构成1个竖直负方向径向悬浮绕组串Ⅰ；所述1个竖直正方向径向悬浮绕组串Ⅰ和1个竖直负方向径向悬浮绕组串Ⅰ串联，构成1个竖直径向悬浮绕组Ⅰ；

所述锥形定子Ⅱ的每个定子齿上绕有1个轴向悬浮绕组Ⅱ和m个偏置绕组Ⅱ，共4个轴向悬浮绕组Ⅱ和4m个偏置绕组Ⅱ；

所述径向定子Ⅱ的每个宽齿Ⅱ上绕有m个偏置绕组Ⅱ，每个窄齿Ⅱ上绕有1个径向悬浮绕组Ⅱ，共8个径向悬浮绕组Ⅱ和4m个偏置绕组Ⅱ；

所述偏置绕组Ⅱ的缠绕方式为：每m个偏置绕组Ⅱ横跨处于同一圆周位置上的1个锥形定子Ⅱ定子齿和1个宽齿Ⅱ，并缠绕在二者之上，共4组；每组选取1个偏置绕组Ⅱ串联，构成

1个偏置绕组串Ⅱ，从而形成m个偏置绕组串Ⅱ；

所述锥形定子Ⅱ的4个轴向悬浮绕组Ⅱ串联，构成1个轴向悬浮绕组串Ⅱ；

所述径向定子Ⅱ的径向悬浮绕组Ⅱ连接方式为：在水平正方向E型结构Ⅱ位置处的两个窄齿Ⅱ上的2个径向悬浮绕组Ⅱ串联，构成1个水平正方向径向悬浮绕组串Ⅱ；在水平负方向E型结构Ⅱ位置处的两个窄齿Ⅱ上的2个径向悬浮绕组Ⅱ串联，构成1个水平负方向径向悬浮绕组串Ⅱ；所述1个水平正方向径向悬浮绕组串Ⅱ和1个水平负方向径向悬浮绕组串Ⅱ串联，构成1个水平径向悬浮绕组Ⅱ；

在竖直正方向E型结构Ⅱ位置处的两个窄齿Ⅱ上的2个径向悬浮绕组Ⅱ串联，构成1个竖直正方向径向悬浮绕组串Ⅱ；在竖直负方向E型结构Ⅱ位置处的两个窄齿Ⅱ上的2个径向悬浮绕组Ⅱ串联，构成1个竖直负方向径向悬浮绕组串Ⅱ；所述1个竖直正方向径向悬浮绕组串Ⅱ和1个竖直负方向径向悬浮绕组串Ⅱ串联，构成1个竖直径向悬浮绕组Ⅱ；

所述1个轴向悬浮绕组Ⅰ和1个轴向悬浮绕组Ⅱ串联，构成1个轴向悬浮绕组；

所述开关磁阻电机的每个定子齿上绕有1个绕组，所有磁阻电机定子齿上的绕组，分m组，分别连接在一起，构成m个磁阻电机绕组；

1个磁阻电机绕组与1个偏置绕组串Ⅰ和1个偏置绕组串Ⅱ串联，构成1个转矩绕组，共m个。

2.根据权利要求1所述的一种混合径向锥形磁轴承开关磁阻电机，其特征在于，所述磁阻电机定子和磁阻电机转子的齿数采用12/8组合，即所述磁阻电机定子齿数为12、磁阻电机转子齿数为8、电机相数m为3时，每4个相隔90°的磁阻电机定子齿上的绕组，采用串联、或并列、或串并结合的连接方式，连接在一起，构成1个磁阻电机绕组，共形成3个磁阻电机绕组；所述3个磁阻电机绕组再分别与所述3个偏置绕组串Ⅰ和3个偏置绕组串Ⅱ进行串联，进而构成3个转矩绕组，即为三相转矩绕组。

3.根据权利要求1所述的一种混合径向锥形磁轴承开关磁阻电机，其特征在于，所述磁阻电机定子和磁阻电机转子的齿数采用6/4组合，即所述磁阻电机定子齿数为6、磁阻电机转子齿数为4、电机相数m为3时，每2个相隔180°的磁阻电机定子齿上的绕组，采用串联、或并列的连接方式，连接在一起，构成1个磁阻电机绕组，共形成3个磁阻电机绕组；所述3个磁阻电机绕组再分别与所述3个偏置绕组串Ⅰ和3个偏置绕组串Ⅱ进行串联，进而构成3个转矩绕组，即为三相转矩绕组。

4.根据权利要求1所述的一种混合径向锥形磁轴承开关磁阻电机，其特征在于，所述磁阻电机定子和磁阻电机转子的齿数采用8/6组合，即所述磁阻电机定子齿数为8、磁阻电机转子齿数为6、电机相数m为4时，每2个相隔180°的磁阻电机定子齿上的绕组，采用串联、或并列的连接方式，连接在一起，构成1个磁阻电机绕组，共形成4个磁阻电机绕组，所述4个磁阻电机绕组再分别与所述4个偏置绕组串Ⅰ和4个偏置绕组串Ⅱ进行串联，进而构成4个转矩绕组，即为四相转矩绕组。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的一种混合径向锥形磁轴承开关磁阻电机的控制方法，其特征在于，所述混合径向锥形磁轴承开关磁阻电机包括一个开关磁阻磁阻电机、两个径向磁轴承和两个锥形磁轴承，其中开关磁阻电机产生旋转转矩，两个径向磁轴承产生4个径向悬浮力，两个锥形磁轴承产生轴向悬浮力，以实现转子五个方向的悬浮运行；所述电机绕组由m相转矩绕组，4个径向悬浮绕组和1个轴向悬浮绕组构成，其中独立控制m相转矩绕组电流，以调节转矩，并产生偏置磁通；独立控制5个悬浮绕组电流，实现五自由度悬浮调节；

包括如下步骤：

步骤A，获取给定转矩绕组电流、开通角和关断角；具体步骤如下：

步骤A-1，采集转子实时转速，得到转子角速度ω；

步骤A-2，将转子角速度ω与设定的参考角速度ω*相减，得到转速差Δω；

步骤A-3，当ω≤ω0时，ω0为临界速度设定值，其由电机实际工况确定；所述转速差Δω，通过比例积分控制器，获得转矩绕组电流参考值im*；开通角θon和关断角θoff保持不变，θon和θoff的初值由电机结构形式决定；

步骤A-4，当ω>ω0时，所述转速差Δω，通过比例积分控制器，获得开通角θon和关断角θoff，转矩绕组电流不控制；

步骤B，获取径向磁轴承Ⅰ的x轴和y轴方向给定悬浮力；其具体步骤如下：

步骤B-1，获取径向转子Ⅰ的x轴和y轴方向的实时位移信号α1和β1，其中，x轴为水平方向，y轴为竖直方向；

步骤B-2，将实时位移信号α1和β1分别与给定的参考位移信号α1*和β1*相减，分别得到x轴方向和y轴方向的实时位移信号差Δα1和Δβ1，将所述实时位移信号差Δα1和Δβ1经过比例积分微分控制器，得到径向磁轴承Ⅰ的x轴方向悬浮力 和y轴方向悬浮力步骤C，获取径向磁轴承Ⅱ的x轴和y轴方向给定悬浮力；其具体步骤如下：

步骤C-1，获取径向转子Ⅱ的x轴和y轴方向的实时位移信号α2和β2；

步骤C-2，将实时位移信号α2和β2分别与给定的参考位移信号α2*和β2*相减，分别得到x轴方向和y轴方向的实时位移信号差Δα2和Δβ2，将所述实时位移信号差Δα2和Δβ2经过比例积分微分控制器，得到径向磁轴承Ⅱ的x轴方向悬浮力 和y轴方向悬浮力步骤D，获取z轴方向给定悬浮力；其具体步骤如下：

步骤D-1，获取转子z轴方向的实时位移信号z，其中z轴与x轴和y轴方向垂直；

步骤D-2，将实时位移信号z与给定的参考位移信号z*相减，得到z轴方向的实时位移信号差Δz，将所述实时位移信号差Δz经过比例积分微分控制器，得到的z轴方向悬浮力步骤E，调节悬浮力，具体步骤如下：步骤E-1，采集m相实时的转矩绕组电流，根据所述悬浮力 和 以及电流计算公式：

得到径向磁轴承Ⅰ的x方向悬浮绕组电流参考值 和y轴方向悬浮绕组电流参考值其中，kf1为悬浮力系数， μ0为真空磁导率，l1为径向磁轴承的轴向长度，r1为径向磁轴承转子的半径，αs为E型结构中宽齿的极弧角，δ1为径向磁轴承的单边气隙长度，Nb、Ns分别偏置绕组和径向悬浮绕组的匝数，ik为第k相转矩绕组电流，γ为E型结构中宽齿与窄齿中心线间的夹角；

步骤E-2，根据所述悬浮力 和 以及电流计算公式：

得到径向磁轴承Ⅱ的x方向悬浮绕组电流参考值 和y轴方向悬浮绕组电流参考值* 步骤E-3，根据所述悬浮力Fz；以及电流计算公式：

得到z轴方向悬浮绕组电流参考值 其中，kf2为悬浮力系数， l2为

锥形磁轴承的轴向长度，r2为锥形磁轴承转子的平均半径，δ2为锥形磁轴承的单边气隙长度，ε为锥形角，Nz为轴向悬浮绕组的匝数；

步骤E-4，利用电流斩波控制方法，用径向磁轴承Ⅰ的x轴方向悬浮绕组实际电流is1跟踪该方向悬绕组电流参考值 用y轴方向悬浮绕组的实际电流is2跟踪该方向悬浮绕组电流参考值用径向磁轴承Ⅱ的x轴方向悬浮绕组实际电流is3跟踪该方向悬绕组电流参考值 用y轴方向悬浮绕组的实际电流is4跟踪该方向悬浮绕组电流参考值用z轴方向悬浮绕组实际电流iz跟踪该方向悬绕组电流参考值 从而实时调节悬浮力；

步骤F，调节转矩；具体步骤如下：

步骤F-1，当ω≤ω0时，利用电流斩波控制方法，以转矩绕组的实际电流im跟踪转矩绕组电流参考值im*，进而实时调节转矩绕组电流im，进而达到调节转矩的目的；

步骤F-2，当ω>ω0时，利用角度位置控制方法，调节开通角θon和关断角θoff的取值，从而实时调节转矩。