实施方案
[0014] 如图1所示的一种恒流源励磁的三自由度无轴承永磁电机，包括转子和定子，所述转子由转轴12和转子铁心11组成，所述转子铁心表面嵌有转子永磁体13。
[0015] 所述定子包括沿转子铁心11径向向外依次相连的定子铁心5、隔磁环8、圆环形的轴向悬浮绕组4、导磁环2，以及对称设置于定子铁心5两侧的左侧轴向控制铁心1和右侧轴向控制铁心3、左侧圆环形恒流源绕组6、右侧圆环形恒流源绕组7，左侧轴向控制铁心1和右侧轴向控制铁心3可以为圆盘形、三极、四极等磁极式结构，本实施例为圆盘形，左侧圆环形恒流源绕组6、右侧圆环形恒流源绕组7可以串联，所述左侧轴向控制铁心1和右侧轴向控制铁心3的外沿分别连接导磁环2的左、右两侧面，内沿分别向转子铁心11延伸并设置有左轴向工作气隙、右轴向工作气隙；所述定子铁心5和隔磁环8均是由轴向部分和外端连接于轴向部内壁的径向部分组成的T字形结构，所述定子铁心5的轴向部分外壁贴合隔磁环8的轴向部分内壁，所述隔磁环8的径向部分将定子铁心5的轴向部发和径向部分隔为左、右对称的7字形的两部分，所述隔磁环8轴向部分与径向部分的厚度大于左、右两侧轴向气隙之和；所述定子铁心5的轴向部分、隔磁环8的轴向部分、轴向悬浮绕组4的左右两侧分别贴合左侧轴向控制铁心1、右侧轴向控制铁心3内壁；所述隔磁环8由整块铝材制成；所述左侧圆环形恒流源绕组6的左、右两侧及外壁分别贴合左侧轴向控制铁心1、定子铁心5，所述右侧圆环形恒流源绕组7的左、右两侧及外壁分别贴合右侧轴向控制铁心3、定子铁心5。
[0016] 所述定子铁心5与转子铁心11之间设置有径向工作气隙，所述定子铁心5上设置有定子槽，所述定子槽中嵌入有分别位于内层、外层的电机转矩绕组9、径向悬浮绕组10，径向悬浮绕组10为集中式绕组，如图2所示，y方向的上下六个齿上的绕组用于控制产生y方向悬浮力，即Y1 Y12串联为一相，x方向的左右六个齿上的绕组用于产生x方向的悬浮力，即X1~ ~X12串联为一相。
[0017] 转子铁心11、左侧轴向控制铁心1、导磁环2、右侧轴向控制铁心3、定子铁心5均由轴向和径向导磁性能良好的材料制成。
[0018] 所述左侧轴向控制铁心1、右侧轴向控制铁心3、左侧圆环形恒流源绕组6、右侧圆环形恒流源绕组7、定子铁心5、隔磁环8、轴向悬浮绕组4、导磁环2、径向悬浮绕组10、转矩绕组9沿轴向叠压。
[0019] 悬浮原理是：左侧圆环形恒流源绕组6、右侧圆环形恒流源绕组7分别产生左侧偏置磁通17、右侧偏置磁通16，左侧偏置磁通17依次经过左侧轴向控制铁心1、左轴向工作气隙、转子铁心11、径向工作气隙、定子铁心5形成闭合路径；右侧偏置磁通16依次经过右侧轴向控制铁心3、右轴向工作气隙、转子铁心11、径向工作气隙、定子铁心5形成闭合路径。
[0020] 轴向悬浮绕组4通电产生轴向悬浮磁通15，轴向悬浮磁通15依次经过导磁环2、左侧轴向控制铁心1、左轴向工作气隙、转子铁心11、右轴向工作气隙、右侧轴向控制铁心3形成闭合路径；径向悬浮绕组10通电，产生径向悬浮磁通14，径向悬浮磁通14经过上方的定子铁心5、上方的径向工作气隙、转子铁心11、下方的径向工作气隙、下方的定子铁心5，与定子铁心扼部形成闭合路径。径向和轴向悬浮磁通调节相应的偏置磁通，使径向和轴向一侧气隙磁场增强，而相反方向气隙磁场减弱，从而产生指向气隙磁场增强方向的悬浮力，在定子上安装轴向和径向位移传感器，或者通过无位移传感器算法，检测和辨识转子径向和轴向位移信号，建立轴向和径向位移闭环控制，实现转子三自由度稳定悬浮。
[0021] 旋转原理是：电机转矩绕组9通电产生转矩绕组磁场，如图2所示，转矩绕组磁场极对数PM和悬浮绕组磁场极对数PB之间满足PM‒PB≥3的关系，且转子永磁体13产生的转子永磁体磁场的极对数与转矩绕组磁场的极对数相同，在结构上实现转矩和悬浮力的解耦，转矩由转矩绕组磁场和转子永磁体磁场相互作用产生。
