技术特征：
1.一种无轴承开关磁阻电机设计方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤1，构造无轴承开关磁阻电机的电感曲线；步骤2，确定电机相邻两相之间的间距，并构建间距与定子齿极宽度、转子齿极宽度之间的关系；步骤3，根据步骤1、步骤2、极弧系数约束条件以及已知的定子极弧系数、齿极宽度和极数关系式，转子极弧系数、齿极宽度和极数关系式，定子极距和极数关系式，转子极距和极数关系式，得到无轴承开关磁阻电机定、转子各自对应的齿极、极距和极弧系数。2.根据权利要求1所述无轴承开关磁阻电机设计方法，其特征在于，所述步骤1的具体过程如下：定义转子位置从第一状态到第五状态为一个电周期，第一状态为一个电周期的初始位置，第五状态为一个电周期的结束位置，同时第五状态为下一个电周期的初始位置；当转子位置从第一状态变为第二状态时，转子旋转角度为θ
12
，该过程中电感曲线从最小值呈线性上升直至最大值，即电感曲线处于上升区，为无轴承开关磁阻电机提供转矩；当转子位置从第二状态变为第三状态时，转子旋转角度为θ
23
，该过程中电感曲线一直恒定为最大值，即电感曲线属于上平顶区，为无轴承开关磁阻电机提供悬浮力；当转子位置从第三状态变为第四状态时，转子旋转角度为θ
34
，该过程中电感曲线从最大值呈线性下降直至最小值，即电感曲线处于下降区；当转子位置从第四状态变为第五状态时，转子旋转角度为θ
45
，该过程中电感曲线一直恒定为最小值，即电感曲线属于下平顶区；情况1：当转子极数n
r
大于定子极数n
s
时，转子旋转角度与电子定、转子的结构参数之间存在如下关系：θ
12
＝b
r
θ
23
＝b
s-b
r
θ
34
＝b
r
θ
45
＝(1-a
s
)
·
t
ps-b
r
情况2：当转子极数n
r
小于定子极数n
s
时，转子旋转角度与电子定、转子的结构参数之间存在如下关系：θ
12
＝b
s
θ
23
＝b
r-b
s
θ
34
＝b
s
θ
45
＝(1-a
r
)
·
t
pr-b
s
其中，b
s
、b
r
分别表示定子齿极宽度、转子齿极宽度，t
ps
、t
pr
分别表示定子极距、转子极距，a
s
、a
r
分别表示定子极弧系数、转子极弧系数。3.根据权利要求2所述无轴承开关磁阻电机设计方法，其特征在于，所述步骤2的具体过程如下：情况1：当转子极数n
r
大于定子极数n
s
时，相邻两相之间的间距θ
phase
为：构建间距与定子齿极宽度、转子齿极宽度之间的关系如下，实现相邻两相悬浮力无缝衔接：
情况2：当转子极数n
r
小于定子极数n
s
时，相邻两相之间的间距θ
phase
为：构建间距与定子齿极宽度、转子齿极宽度之间的关系如下，实现相邻两相悬浮力无缝衔接：其中，m表示电机相数。4.根据权利要求1所述无轴承开关磁阻电机设计方法，其特征在于，所述步骤3中，极弧系数约束条件为：定子极弧系数小于或等于0.8，转子极弧系数小于或等于0.8。5.根据权利要求1所述无轴承开关磁阻电机设计方法，其特征在于，所述步骤3中，已知的定子极弧系数、齿极宽度和极数关系式，转子极弧系数、齿极宽度和极数关系式，定子极距和极数关系式，转子极距和极数关系式，分别为：其中，b
s
、b
r
分别表示定子齿极宽度、转子齿极宽度，t
ps
、t
pr
分别表示定子极距、转子极距，a
s
、a
r
分别表示定子极弧系数、转子极弧系数，n
s
、n
r
分别表示定子极数、转子极数。6.一种使用权利要求1-5任一项所述无轴承开关磁阻电机设计方法的电机结构，其特征在于，包括定子和转子，且：当转子极数大于定子极数时，无轴承开关磁阻电机为五相电机、六相电机或七相电机；五相电机的电机结构为10/12极，定子极距t
ps
＝36
°
，转子极距t
pr
＝30
°
，定子极弧系数a
s
＝0.6，转子极弧系数a
r
＝0.32；六相电机的电机结构为12/10极，定子极距t
ps
＝30
°
，转子极距t
pr
＝36
°
，定子极弧系数a
s
＝0.35，转子极弧系数a
r
＝0.62；七相电机的电机结构为12/14极，定子极距t
ps
＝30
°
，转子极距t
pr
＝25.714
°
，定子极弧系数a
s
＝0.54，转子极弧系数a
r
＝0.3；当转子极数小于定子极数时，无轴承开关磁阻电机为两相电机、三相电机、四相电机或五相电机；两相电机的电机结构为6/3极、8/4极或12/6极；当电机结构为6/3极，定子极距t
ps
＝60
°
，转子极距t
pr
＝120
°
，定子极弧系数a
s
＝0.4，转子极弧系数a
r
＝0.7；当电机结构为8/4极，定子极距t
ps
＝45
°
，转子极距t
pr
＝90
°
，定子极弧系数a
s
＝0.4，转子极弧系数a
r
＝0.7；当电机结构为12/6极，定子极距t
ps
＝30
°
，转子极距t
pr
＝60
°
，定子极弧系数a
s
＝0.4，转子极弧系数a
r
＝0.7；三相电机的电机结构为9/3极、12/4极、9/6极或12/8极；当电机结构为9/3极，定子极距t
ps
＝40
°
，转子极距t
pr
＝120
°
，定子极弧系数a
s
＝0.8，转子极弧系数a
r
＝0.6；当电机结构为12/4极，定子极距t
ps
＝30
°
，转子极距t
pr
＝90
°
，定子极弧系数a
s
＝0.8，转子极弧系数a
r
＝0.6；当电机结构为9/6极，定子极距t
ps
＝40
°
，转子极距t
pr
＝60
°
，定子极弧系数a
s
＝0.4，转
子极弧系数a
r
＝0.6；当电机结构为12/8极，定子极距t
ps
＝30
°
，转子极距t
pr
＝45
°
，定子极弧系数a
s
＝0.4，转子极弧系数a
r
＝0.6；四相电机的电机结构为12/3极、6/4极或8/6极；当电机结构为12/3极，定子极距t
ps
＝30
°
，转子极距t
pr
＝120
°
，定子极弧系数a
s
＝0.8，转子极弧系数a
r
＝0.45；当电机结构为6/4极，定子极距t
ps
＝60
°
，转子极距t
pr
＝90
°
，定子极弧系数a
s
＝0.2，转子极弧系数a
r
＝0.8；当电机结构为8/6极，定子极距t
ps
＝45
°
，转子极距t
pr
＝60
°
，定子极弧系数a
s
＝0.3，转子极弧系数a
r
＝0.72；五相电机的电机结构为10/4极、10/6极或10/8极；当电机结构为10/4极，定子极距t
ps
＝36
°
，转子极距t
pr
＝90
°
，定子极弧系数a
s
＝0.5，转子极弧系数a
r
＝0.6；当电机结构为10/6极，定子极距t
ps
＝36
°
，转子极距t
pr
＝60
°
，定子极弧系数a
s
＝0.4，转子极弧系数a
r
＝0.64；当电机结构为10/8极，定子极距t
ps
＝36
°
，转子极距t
pr
＝45
°
，定子极弧系数a
s
＝0.35，转子极弧系数a
r
＝0.68。
技术总结
本发明公开了一种无轴承开关磁阻电机设计方法及电机结构，设计方法具体步骤如下：构造无轴承开关磁阻电机的电感曲线；确定电机相邻两相之间的间距，并构建间距与定子齿极宽度、转子齿极宽度之间的关系；根据构造的电感曲线、间距与定子齿极宽度、转子齿极宽度之间的关系、极弧系数约束条件以及已知的定子极弧系数、齿极宽度和极数关系式，转子极弧系数、齿极宽度和极数关系式，定子极距和极数关系式，转子极距和极数关系式，得到无轴承开关磁阻电机定、转子各自对应的齿极、极距和极弧系数。本发明设计方法实现了无轴承开关磁阻电机悬浮与转矩解耦，同时还提高了输出转矩。同时还提高了输出转矩。同时还提高了输出转矩。
技术研发人员：王泽林 邓智泉 曹鑫
受保护的技术使用者：南京航空航天大学
技术研发日：2021.11.26
技术公布日：2022/4/8