[发明专利]六相和三相双绕组悬浮互补型无轴承磁通电机驱动方法

说明书

本发明提供一种六相和三相双绕组悬浮互补型无轴承磁通电机驱动方法。本发明电机定子上同时嵌入两套绕组：一套为嵌套在定子磁极上的线圈构成的六相绕组，另一套为嵌放在永磁体槽中的主悬浮绕组，产生转子需要的主悬浮力。六相绕组中同时流过转矩电流和悬浮电流，产生满足负载需要的转矩及转子悬浮需要的补偿悬浮。从满足转子悬浮力需要情况下，六相悬浮电流分量、三相悬浮电流产生的铜损耗最小，从而实现电机体积不变时，转子可产生的悬浮力最大，改善了转子悬浮子系统的动态性能。

技术领域

本发明属于电机控制领域，具体涉及一种六相和三相双绕组悬浮互补型无轴承磁通电机驱动方法。

背景技术

定子永磁型磁通切换电机(FSPMM)把永磁体嵌入定子上，转子为凸极式铁心结构，所以该种电机具有永磁体散热容易、转子适宜高速运行等优点，若把无轴承技术拓展至该种电机上，构建无轴承定子永磁型磁通切换电机(BFSPMM)则会产生巨大的经济社会价值。

BFSPMM定子上一般具有12个U型铁芯冲片、12个沿切向充磁的永磁体，从而构成12个定子磁极，每一个定子磁极上套上线圈，共计12个线圈。可以把这12线圈通过合理的连接构成3相绕组或6相绕组。为了实现转子悬浮力的产生，需要对该种电机气隙磁场进行调制，即增强磁场或减弱磁场，使得该种电机永磁体用量少于机械轴承支撑FSPMM。

根据上述BFSPMM结构介绍，可见由于该种电机定子上既有永磁体，又有铁芯，使得该种电机定子槽空间很小，这样导致在槽中嵌放线圈安匝数受到严重制约，如何利用有限的定子槽空间同时产生足够的转矩和悬浮力输出是一个迫切要解决的科学问题。

发明内容

本发明的目的是提出一种六相和三相双绕组悬浮互补型无轴承磁通电机驱动方法。利用放置在永磁体槽中的主悬浮绕组产生主悬浮力，利用套在定子磁极上的六相绕组在满足转矩输出需要同时产生补偿悬浮力，从而充分利用电机定子空间产生足够的转子悬浮力，改善转子悬浮动态性能。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种六相和三相双绕组悬浮互补型无轴承磁通电机驱动方法，其包括以下步骤：步骤S1：根据转子切向旋转控制性能需要，由转子切向旋转控制器输出dq转子同步旋转坐标系中dq轴电流给定值步骤S2：把dq轴电流给定值旋转变换至αβ静止坐标系，得αβ轴电流分量如下：

步骤S3：利用T₆变换矩阵把六相绕组电流i_A～i_F变换至αβ静止坐标系中得i_α、i_β，步骤S4：根据i_αi_β以及转子切向位置角θ_r算出此时的悬浮力系数k_xj、k_yj，j＝f1、f2、f3、f4，其采用的计算公式如下：

其中，k_xfj、k_yfj，j＝f1、f2、f3、f4，代表f1、f2、f3、f4轴通1A电流时，其与永磁体配合后产生的x方向、y方向悬浮力；k_xij、k_yij，i＝α、β，j＝f1、f2、f3、f4代表f1、f2、f3、f4轴和α、β轴分别通1A电流时产生的x方向、y方向悬浮力；步骤S5：基于最小铜耗原则，根据悬浮力系数k_xj、k_yj，j＝f1、f2、f3、f4，x、y方向悬浮力给定六相绕组电阻R_t以及三相主悬浮绕组电阻R_f计算得到辅助系数λ₁、λ₂；步骤S6：根据k_xj、k_yj，j＝f1、f2、f3、f4，R_t，R_f以及λ₁、λ₂算出最小铜耗原则下的f1、f2、f3、f4轴电流给定值其采用的计算公式如下：