实施方案
[0020] 如图1至6所示的一种磁悬浮笼型异步主轴电机，包括定子1、位于定子1内圈的转子2，定子1沿轴向从左至右依次包括左径向磁轴承铁心3、沿轴向磁化的左环形永磁体4、左轴向磁轴承铁心5、隔磁铝环6、右轴向磁轴承铁心7、沿轴向磁化的右环形永磁体8以及无轴承电机铁心9，所述左径向磁轴承铁心3的内周均布有定子齿10，定子齿10上绕制径向控制绕组11，所述无轴承电机铁心9的内周均匀开有定子槽，所述定子槽中设置有悬浮绕组12和转矩绕组13；所述左、右轴向磁轴承铁心5、7的内侧面上径向分布有环形的第一、第二吸力盘14、15，所述第一、第二吸力盘14、15之间设有环形的导磁桥16，所述第一吸力盘14、第二吸力盘15与导磁桥16之间设置有轴向控制绕组17；所述转子2包括转轴18、箍设在转轴18外周的转子铁心19，所述转子铁心19的中部伸进左、右轴向磁轴承铁心5、7之间并与第一、第二吸力盘14、15以及导磁桥16之间存在轴向气隙，所述转子铁心19的左端和右端设有向外延伸的圆周凸台20，所述转子铁心19的右端圆周凸台上开设有转子槽21，所述转子槽21内设有笼型导条。环形定子永磁体为主轴电机在五个自由度上提供静态偏置磁通23、24，悬浮绕组为直流电源供电，为右侧的无轴承异步电机提供悬浮控制磁通25；径向控制绕组通电产生左侧悬浮控制磁通26；轴向控制绕组通电产生轴向悬浮控制磁通27、28；各悬浮控制磁通与相应的偏置磁通相互作用电机转子上产生左、右两侧和轴向悬浮力。转矩是由右侧的无轴承电机铁心上的转矩绕组磁场与对应转子的旋转磁场相互作用产生得。
[0021] 笼型导条22的数目为偶数、笼型导条22采用分相结构，笼型导条22极对数与所述转矩绕组13极对数相同。悬浮绕组12位于转矩绕组13的外侧，所述悬浮绕组12的极对数和转矩绕组13的极对数不等即PB≠PM，无需满足PB=PM±1，悬浮绕组12由直流电源供电。
[0022] 定子齿10与转子铁心19的左端圆周凸台径向对齐，所述转子铁心19的右端圆周凸台与无轴承电机铁心9径向对齐。
[0023] 左环形永磁体4和右环形永磁体8的N极分别与左轴向磁轴承铁心5和右轴向磁轴承铁心7相邻，所述左环形永磁体4和右环形永磁体8由稀土永磁材料制成，隔磁铝环6将左右磁路隔开，左右两侧无耦合减小漏磁。
[0024] 第一、第二吸力盘14、15与转子铁心19之间的轴向气隙小于导磁桥16与转子铁心19之间的轴向气隙。
[0025] 下面以右侧的转子槽为12槽，悬浮绕组极对数为1，转矩绕组极对数为2，三相电机为例来详细说明：
[0026] 左环形永磁体为左侧径向磁轴承铁心和左轴向磁轴承铁心提供静态偏置磁通23，静态偏置磁通23磁路为：磁通从环形永磁体的N极出发，通过左轴向磁轴承铁心分成两部分，分别由第一、第二吸力盘经过左侧轴向气隙而后通过转子铁心、左侧径向气隙、左径向磁轴承铁心回到环形永磁体的S极。径向控制绕组11通电产生的左侧径向悬浮控制磁通26，磁通26经过左径向磁轴承铁心上侧、上侧径向气隙、转子、下侧径向气隙、左径向磁轴承铁心下侧，再经过左径向磁轴承铁心的轭部构成闭合回路；轴向控制绕组通电产生左、右侧轴向悬浮控制磁通27、28，磁通27、28在第一、第二吸力盘、导磁桥和左、右两侧的轴向气隙之间形成闭合路径。
[0027] 悬浮绕组为直流电源供电，为右侧无轴承异步电机提供右侧悬浮控制磁通25，悬浮控制磁通25的磁路为：无轴承电机铁心上侧、上侧径向气隙、转子、下侧径向气隙、无轴承电机铁心下侧，再经过无轴承电机铁心轭部，构成闭合回路；右环形永磁体为右侧无轴承电机和右轴向磁轴承铁心提供静态偏置磁通24，静态偏置磁通24的磁路为：磁通从右环形永磁体的N极出发，通过右轴向磁轴承铁心分成两部分，分别由第一、第二吸力盘经过右侧轴向气隙到转子铁心而后经过右侧径向气隙、无轴承电机铁心回到右环形永磁体的S极。对应位置的悬浮控制磁通和偏置磁通相互作用将在转子左侧产生两自由度径向悬浮力，在轴向磁轴承铁心对应的转子上产生单自由度轴向悬浮力，在转子右侧产生两自由度径向悬浮力。转矩绕组、悬浮绕组和轴向控制绕组、径向控制绕组均采用导电良好的电磁线圈绕制后浸漆烘干而成。
[0028] 左径向磁轴承铁心的定子齿可做成三极、四极、八极等多种结构，且左、右两侧可对调使用，不影响主轴电机性能的发挥。
[0029] 如图2、3、4、5、6所示，无轴承电机铁心定子槽的内层为转矩绕组13，排列与普通异步电机相同；外层为悬浮绕组12分为x方向控制绕组和y方向悬浮控制绕组，x方向控制绕组包括绕组LX1~ LX12，按照图示2方向串联即可；y方向悬浮控制绕组包括绕组LY1~ LY12，按照图示2方向串联即可；如图1、3、4、5、6所示，转子右端开有转子槽，在转子槽中浇注笼型导条，转子槽和导条的数目为偶数；以转子槽和导条数为12为例来详细说明。导条外层绝缘，通过端接部分将其分相，由于转矩绕组为3相4极，转子导条相数和极数必须与转矩绕组相同，因此导条也分为3相4极，即导条1、4、7、10短接为一相；导条3、6、9、12短接为一相；导条2、5、8、11短接为一相；且三相之间相互绝缘。按照此种方式设置，在该电机运行时，悬浮绕组磁场、转矩绕组磁场和永磁体产生的偏置磁场三者中只有转矩绕组磁场在转子导条中会产生转子旋转磁场。
[0030] 本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
