本技术涉及电机，具体涉及一种新型复合式多自由度无轴承永磁同步电机；具有结构简单、运行可靠、体积小、重量轻、损耗小、功率密度大、效率高，电机的形状和尺寸可以灵活多样等优点，在生命科学、飞轮储能以及航空航天等高新具有重要的工程应用价值。
背景技术：
1、由于普通的无轴承电机一般情况下只能约束转子一定方向的自由度，而不能很好地让电机进行特定的轨道进行工作，因此如果想要实现电机的某一方向的特定悬浮工作，必须在另外两个方向进行不同的约束，传统的无轴承电机一般具有以下五种结构：
2、1、二自由度无轴承永磁同步电机，由两套绕组，永磁体，机械调心轴构成。
3、2、四自由度无轴承永磁同步电机，由两个自由度无轴承电机单元构成。
4、3、五自由度无轴承永磁同步电机，由一个轴向磁轴承和两个无轴承永磁电机单元构成。
5、4、锥形无轴承永磁同步电机，相较于传统结构在外观上有重大的突破。
6、5、将混合的三自由度磁轴承与二自由度电机相结合的无轴承永磁同步电机。
7、其中，第一种的二自由度无轴承永磁同步电机由于电机的一端采用球轴承固定，所以转子并未实现五自由度悬浮，从而很难进行更好地调控。第二种的四自由度无轴承永磁同步电机由于轴向没有采用磁轴承进行轴向定位，所以不能驱动沿轴线方向存在外界扰动的负载，难以满足实际应用要求。第三种五自由度无轴承永磁同步电机虽然和四自由度无轴承永磁同步电机相比，提高了电机的径向悬浮力和转速，但是存在机械结构复杂、体积大、临界转速受限制等缺陷，并且五自由度无轴承永磁电机是由两个无轴承电机单元构成，两个电机单元的相互解耦作用于整体的悬浮控制是整个无轴承永磁同步电机的空置基数，合理的调控也成为了一大技术难题。相比于前三种无轴承永磁同步电机，第四种的锥形永磁同步电机打破了传统的圆柱形结构，能够无须磁轴承，很好地控制了电机在轴向和径向上的悬浮力，并且能够让轴向和径向上同时运行，这种程度的电机已经很大条件下改变的电机的轴径向运动，很好地优化了定子与转子的位置与结构，但是也存在着它的所占空间的占比大于机械制造成本过高的情况。并且锥形的结构在部分情况下的稳定性也难以保证，这将是这个无轴承永磁同步电机的最致命的缺陷。而第四种混合式的五自由度无轴承永磁电机在机械控制效率上较难，虽有径向上的自由度控制，但本身也存在着重大缺陷。
8、因此，为了进一步的简化锥形无轴承永磁同步电机在机械上面的改进，同时对永磁同步电机性能不足的提高，并且降低整个电机的运行实现成本，从电机的本体实现在各自由度上的稳定性能，本领域迫切的需要机械结构更加优化紧凑，体积小，成本低，稳定性能越好，控制更方便的，功能更加完善和集中的电机。
技术实现思路
1、本实用新型的目的在于克服传统二到五自由度上的无轴承永磁同步电机对于轴向和径向上难以把控的问题，同时优化其设计，提出了一种可自由控制悬浮，机械成本低，结构复合精简，功率性能好，可靠度高的新型复合式多自由度无轴承永磁同步电机。
2、具体方案如下：
3、机械壳体和机械转轴，机械转轴穿过机械壳体的左右两端，其左端连接有二自由度无轴承永磁同步电机，右端连接有复合式四自由度轴径向磁轴承；二自由度无轴承永磁同步电机由转矩绕组和一对悬浮力绕组、永磁体和传感器组成；复合式四自由度轴径向磁轴承由径向定子、轴向定子、径向控制线圈和轴向控制线圈组成；电机的左端将二自由度的无轴承电机的调心轴固定在左侧一端，并且在中间开若干些通孔与槽孔用于放置悬浮力绕组和转矩绕组，将定子槽分为3层,最内层是悬浮力绕组,外面两层安置转矩绕组。右侧的四自由度复合磁轴承将全方位的控制电机的自由运转。同时将二自由度的调心轴由四自由度的复合式磁轴承合并，更好的控制电机的转动。
4、本实用新型的有益效果在于：
5、1、相比于传统的二到五自由度无轴承永磁同步电机，本申请机械结构上更加的精简与紧凑，只需要一个调心轴的固定和锥形结合，可实现任意方向与功能上的实现。
6、2、本申请在制造程度上较为精简，复式系统的结构和功能得到了很大的优化，减少了系统的实用成本，易于后续的工程实现。
7、3、本申请电机结构上的优化，将较易的二自由度轴承部分与复合式多功能的四自由度磁轴承相结合起来，提高了整体电机的实用效率，大大的提高了电机的运转速度与效率，更容易实现电机的高效率工作。
1.一种新型复合式多自由度无轴承永磁同步电机，其特征在于，包括机械壳体和机械转轴（3），所述机械转轴（3）穿过机械壳体的左右两端，其左端连接有二自由度无轴承永磁同步电机（1），右端连接有复合式四自由度轴径向磁轴承（2），并通过复合式四自由度轴径向磁轴承（2）的固定实现电机一侧的自由悬浮；所述二自由度无轴承永磁同步电机（1）由转矩绕组（7）和一对悬浮力绕组（6）、永磁体（8）和传感器组成；所述复合式四自由度轴径向磁轴承（2）由径向定子（4）、轴向定子（5）、径向控制线圈（10）和轴向控制线圈（11）组成；所述径向定子（4）的外表面贴有永磁体（8），所述永磁体（8）外围贴着护套（9），所述轴向定子（5）固定在径向定子（4）上面，并在径向定子（4）的左侧开槽，使分成了内外总共3层，最内层是悬浮力绕组（6），外面两层都安置有转矩绕组（7），其中转矩绕组（7）的极数与永磁体（8）的极数相同，悬浮力绕组（6）的极数与转矩绕组（7）的极数差3。
2.根据权利要求1所述的一种新型复合式多自由度无轴承永磁同步电机，其特征在于，所述永磁体（8）为稀土钴永磁体。
3.根据权利要求1所述的一种新型复合式多自由度无轴承永磁同步电机，其特征在于，所述护套（9）为高分子材料护套。
