1.一種磁懸浮開關磁阻飛輪電機,包括外轉子鐵芯(1)和定子鐵芯(4),其特征在于,所述外轉子鐵芯(1)和定子鐵芯(4)以同心方式依次嵌套;所述外轉子鐵芯(1)由凸極轉子(2)和圓柱形轉子(3)軸向復合而成;所述凸極轉子(2)內壁上等間隔設置8個轉子凸極,每個轉子凸極上均無繞組;所述定子鐵芯(4)外壁等間隔設置12個定子凸極(5),每個定子凸極上繞有一套定子繞組(6)。
2.根據權利要求1所述的一種磁懸浮開關磁阻飛輪電機,其特征在于,所述定子繞組(6)相互之間不串接,徑向相對的四個定子繞組構成一相,一共分為三相。
3.根據權利要求2所述的一種磁懸浮開關磁阻飛輪電機,其特征在于,所述四個定子繞組構成一相,一共分為A、B和C三相;A1、A2、A3和A4四個定子繞組構成A相定子繞組,分別位于x和y軸的正、負方向;B1、B2、B3和B4四個定子繞組構成B相定子繞組;C1、C2、C3和C4四個定子繞組構成C相定子繞組。
4.根據權利要求2所述的一種磁懸浮開關磁阻飛輪電機,其特征在于,所述定子凸極和所述轉子凸極的極寬均為15°。
5.根據權利要求1所述的一種磁懸浮開關磁阻飛輪電機,其特征在于,采用雙相導通解耦,在電機運行過程中,所述定子繞組(6)構成的三相中有兩相同時導通;所述導通的兩相,其中一相工作在懸浮勵磁區,另一相工作在轉矩勵磁區。
6.根據權利要求5所述的一種磁懸浮開關磁阻飛輪電機,其特征在于,所述懸浮勵磁區在每一相定子繞組(6)的最小相電感平底區,通過所述相內四極定子繞組(6)的不對稱勵磁,產生所需的徑向懸浮力;
所述轉矩勵磁區在每一相定子繞組(6)的相電感上升區或相電感下降區,通過所述相內四極定子繞組(6)的對稱勵磁,可分別產生正電磁轉矩或負電磁轉矩,實現電機電動或發電運行。
7.根據權利要求5所述的一種磁懸浮開關磁阻飛輪電機,其特征在于,所述定子繞組構成的三相為A、B和C三相;A1、A2、A3和A4四個定子繞組構成A相定子繞組,分別位于x和y軸的正、負方向;B1、B2、B3和B4四個定子繞組構成B相定子繞組;C1、C2、C3和C4四個定子繞組構成C相定子繞組。
8.根據權利要求5所述的一種磁懸浮開關磁阻飛輪電機,其特征在于,外轉子齒槽中心與A相定子凸極齒重合處為轉子位置角θ的零度,轉速以順時針方向為正;當該飛輪電機運行于電動狀態,在-22.5°≤θ<-7.5°區間,以B相作為懸浮勵磁相,以C相作為轉矩勵磁相;在-7.5°≤θ<7.5°區間,以A相作為懸浮勵磁相,以B相作為轉矩勵磁相;在7.5°≤θ<22.5°區間,以C相作為懸浮勵磁相,以A相作為轉矩勵磁相。
9.根據權利要求5所述的一種磁懸浮開關磁阻飛輪電機,其特征在于,外轉子齒槽中心與A相定子凸極齒重合處為轉子位置角θ的零度,轉速以順時針方向為正;當該飛輪電機運行于發電狀態,在-22.5°≤θ<-7.5°區間,以B相作為懸浮勵磁相,以A相作為轉矩勵磁相;在-7.5°≤θ<7.5°區間,以A相作為懸浮勵磁相,以C相作為轉矩勵磁相;在7.5°≤θ<22.5°區間,以C相作為懸浮勵磁相,以B相作為轉矩勵磁相。
10.根據權利要求6所述的一種磁懸浮開關磁阻飛輪電機,其特征在于,iA1和iA2分別是位于x、y軸正方向的定子繞組電流,iA3和iA4分別是x、y軸負方向的定子繞組電流;在A相繞組電感最小的平底區通過iA1、iA2、iA3和iA4的不對稱勵磁,產生使轉子懸浮的徑向力;
iA1導通時,產生沿x軸正方向的懸浮力;iA3導通時,產生沿x軸負方向的懸浮力;iA2導通時,產生沿y軸正方向的懸浮力,iA4導通時產生沿y軸負方向的懸浮力;控制x軸方向和y軸方向的懸浮力,可合成任意方向的懸浮力;
在B相繞組電感最小的平底區以及C相繞組電感最小的平底區,分別通過不對稱勵磁產生轉子懸浮所需答任意方向徑向力。