1.一种带径向辅助励磁的五自由度集成化磁悬浮电机,其特征在于:包括集成化定子、集成化转子;所述集成化定子沿轴向依次分布左端盖(1)、轴向定子铁心(4)、左侧径向定子铁心(5)、电机定子(15)、右侧径向定子铁心(6)、右端盖(2);左侧径向定子铁心(5)、右侧径向定子铁心(6)通过左、右侧主永磁环(7、8)与轴向定子铁心(4)连接,电机定子(15)通过隔磁环一(12)与轴向定子铁心(4)连接;轴向定子铁心(4)与左侧径向定子铁心(5)、右侧径向定子铁心(6)之间绕有轴向悬浮绕组(11),左侧径向定子铁心(5)、右侧径向定子铁心(6)内圆周上均布三个左悬浮极Al、Bl、Cl和三个右悬浮极Ar、Br、Cr和三个左永磁极al、bl、cl和三个右永磁极ar、br、cr,三个左悬浮极Al、Bl、Cl和三个右悬浮极Ar、Br、Cr上分别绕有左、右侧径向悬浮绕组(9、10),三个左永磁极al、bl、cl和三个右永磁极ar、br、cr上嵌入左、右侧辅助永磁体(25、26);
所述集成化转子由转轴(17)、悬浮转子铁心(16)、隔磁环二(13)和电机转子铁心(14)组成;悬浮转子铁心(16)内侧套接转轴(17),且其外侧通过隔磁环二(13)连接电机转子铁心(14)。
2.根据权利要求1所述的一种带径向辅助励磁的五自由度集成化磁悬浮电机,其特征在于:所述左、右侧主永磁环(7、8)、左、右侧辅助永磁体(25、26)均沿径向充磁。
3.根据权利要求2所述的一种带径向辅助励磁的五自由度集成化磁悬浮电机,其特征在于:所述左、右侧主永磁环(7、8)内侧极性与对应的左、右侧辅助永磁体(25、26)外侧极性相同。
4.根据权利要求1所述的一种带径向辅助励磁的五自由度集成化磁悬浮电机,其特征在于:所述悬浮转子铁心(16)与轴向定子铁心(4)、左、右侧径向定子铁心(5,6)之间存在左、右侧轴向气隙(18、19)、左、右侧径向气隙(23、24)。
5.根据权利要求1所述的一种带径向辅助励磁的五自由度集成化磁悬浮电机,其特征在于:所述轴向定子铁心(4)、悬浮转子铁心(16)由实心导磁材料制成,左、右侧径向定子铁心(5,6)、电机转子铁心(14)由硅钢片叠压而成。
6.根据权利要求4所述的一种带径向辅助励磁的五自由度集成化磁悬浮电机,其特征在于:左、右侧主永磁环(7、8)为左、右侧径向气隙(23、24)和左、右侧轴向气隙(18、19)提供径向和轴向偏置磁通,让左、右侧轴向气隙(18、19)处的气隙磁密达到饱和气隙磁密的一半,三个左悬浮极Al、Bl、Cl和三个右悬浮极Ar、Br、Cr下的左、右侧径向气隙(23、24)磁密小于饱和气隙磁密的一半。
7.根据权利要求6所述的一种带径向辅助励磁的五自由度集成化磁悬浮电机,其特征在于,所述左、右侧径向悬浮绕组(9、10)产生的左、右侧径向悬浮控制磁通(29、30)在左悬浮极Al、Bl、Cl和右悬浮极Ar、Br、Cr、悬浮转子铁心(16)、左、右侧径向气隙(23、24)间形成回路;轴向悬浮绕组(11)产生的轴向悬浮控制磁通(22)在轴向定子铁心(4)、左、右侧轴向气隙(18、19)、悬浮转子铁心(16)间形成回路;左侧主永磁环(7)产生的偏置磁通一(20)从左侧主永磁环(7)的N极出发,经过轴向定子铁心(4)、左侧轴向气隙(18)、悬浮转子铁心(16)、左侧径向气隙(23)、左侧径向定子铁心(5)的左永磁极al、bl、cl回到左侧主永磁环(7)的S极;右侧主永磁环(8)产生的偏置磁通二(21)从右侧主永磁环(8)的N极出发,经过轴向定子铁心(4)、右侧轴向气隙(19)、悬浮转子铁心(16)、右侧径向气隙(24)、右侧径向定子铁心(6)的右永磁极ar、br、cr回到右侧主永磁环(8)的S极;左侧辅助永磁体(25)产生的左径向辅助偏置磁通(27)从左侧辅助永磁体(25)的N极出发,在左永磁极al、bl、cl、左悬浮极Al、Bl、Cl、左侧径向气隙(23)、悬浮转子铁心(16)间形成闭合路径;右侧辅助永磁体(26)产生的右径向辅助偏置磁通(28)从右侧辅助永磁体(26)的N极出发,在右永磁极ar、br、cr、右悬浮极Ar、Br、Cr、右侧径向气隙(24)、悬浮转子铁心(16)间形成闭合路径。
8.根据权利要求1所述的一种带径向辅助励磁的五自由度集成化磁悬浮电机,其特征在于:参数设计方法步骤如下:
步骤1:选定左、右侧主永磁环(7、8)、左右侧辅助永磁体(25、26)的材料,确定气隙饱和磁密Bs,确定各气隙长度,g轴、g左、g右分别为左、右侧轴向气隙(18、19)与左、右侧径向气隙(23、24)长度,左、右侧轴向气隙(18、19)长度相等;
步骤2:根据轴向最大悬浮力F轴、左、右侧径向最大悬浮力F左,F右,且1.5F轴<F左=F右,S轴为轴向定子铁心(4)的磁极面积,S左、S右为左、右单个悬浮极的磁极面积,则 μ0为‑7真空磁导率,μ0=4π×10 H/m;
步骤3:确定左、右侧主永磁环(7、8)的磁动势Fm左,Fm右:
步骤4:确定左、右侧辅助永磁体(25、26)需提供的偏置磁通Φ辅左、Φ辅右:
Φ辅左=0.5BS(S轴‑S左),Φ辅右=0.5BS(S轴‑S右);
步骤5:确定左、右侧辅助永磁体(25、26)磁动势F辅左、F辅右:
其中,SA为辅助永磁体所在磁极的单个磁极面积;
步骤6:再让左悬浮极Al、Bl、Cl和右悬浮极Ar、Br、Cr和左永磁极al、bl、cl和右永磁极ar、br、cr面积相等,且Al、Bl、Cl与al、bl、cl面积之和、Ar、Br、Cr与ar、br、cr的面积之和小于定子内径面积之和,依次设计左右侧辅助永磁体(25、26)参数磁动势F辅左、F辅右;
步骤7:确定轴、径向控制线圈的安匝数N径I径、N轴I轴: