[发明专利]一种交替极永磁偏置无轴承双凸极电机及其控制方法

说明书

本发明实施例公开了一种交替极永磁偏置无轴承双凸极电机及其控制方法，涉及无轴承电机技术领域，能够缓减绕组损耗与发热不平衡的问题，提高电机的可靠性。本发明包括：定/转子的铁心均为凸极结构，每个定子极1‑1面向气隙(11)表面中间部位按照逆时针方向至定子极1‑1边缘部位开槽，槽内贴有一个永磁体，每个永磁体面向气隙(11)表面极性相同；每个定子极1‑1绕有电枢线圈，电枢线圈依次串联构成电枢绕组，电枢绕组分别与外部主电路连接；每三个定子极1‑1绕有悬浮线圈，空间径向相对的悬浮线圈串联构成悬浮绕组，与外部悬浮控制电路相连。本发明适用于航空航天电驱动系统等高速应用场合。

技术领域

本发明涉及无轴承电机技术领域，尤其涉及一种交替极永磁偏置无轴承双凸极电机及其控制方法。

背景技术

磁阻型无轴承电机是将磁轴承功能与驱动或发电功能集成一体的新型电机，具有空间利用率高，结构紧凑等特点，通过调节悬浮电流，主动控制电机极间径向电磁力，相对于传统的电机也提高了电机高速运行可靠性，提高了功率密度及效率。目前已经逐步发展出了无轴承开关磁阻电机和电磁式无轴承双凸极电机等方案。其中：

无轴承开关磁阻电机结构简单可靠，适合在高温高速等恶劣场合运行。然而无轴承开关磁阻电机转矩和悬浮力存在非线性耦合的问题，悬浮控制需要检测转子位置角，根据转子角位置调节悬浮电流，系统实现难度大，导致了其较高的设计和使用成本。

电磁式无轴承双凸极电机定转子结构坚固可靠，同样适合高温高速运行，并且由于励磁电流可以提供悬浮所需要的偏置磁场，不再需要像无轴承开关磁阻电机一样利用电枢电流提供偏置磁场，因此电磁式无轴承双凸极电机悬浮控制基本不受电枢电流大小影响，也不再需要检测转子位置角。其采用的是独立励磁绕组提供偏置磁场，调节悬浮电流控制电机悬浮力。

然而调节励磁电流会改变了电机内部的偏置磁场，从而改变悬浮力大小，给悬浮控制带来干扰和耦合，增加悬浮控制的难度。

发明内容

本发明的实施例提供一种交替极永磁偏置无轴承双凸极电机及其控制方法，偏置磁场稳定，悬浮力稳定可靠，干扰小，从而降低悬浮控制的难度。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种交替极永磁偏置无轴承双凸极电机：

定子铁心(1)、转子铁心(2)、永磁体(3)、电枢绕组(4)和悬浮绕组，所述悬浮绕组包括：第一悬浮绕组(5)和第二悬浮绕组(6)；

转子铁心(2)由转子极(2-1)构成，转子铁心(2)为凸极结构；

所述电机的定子，由定子铁心(1)和永磁体(3)构成，定子铁心(1)由定子极(1-1)构成，定子铁心(1)为凸极结构；

对于每一个定子极(1-1)：

面向气隙(11)表面的中间部位，按照逆时针方向至面向所述气隙(11)表面的边缘部位开槽；

每一个定子极(1-1)的开槽内贴有一个永磁体(3)，每个永磁体(3)面向所述气隙(11)表面的极性相同；

每一个定子极(1-1)上绕有电枢线圈，电枢线圈依次串联构成电枢绕组(4)，电枢绕组(4)与外部主电路连接；

每三个依次排列的定子极为一组并绕有一套悬浮线圈，且每套悬浮线圈都采用相同的绕向与绕制方式。

一种交替极永磁偏置无轴承双凸极电机的控制方法，包括悬浮控制环节和转矩控制环节；

其中，悬浮控制环节包括：

通过安装在电机端盖上的x轴方向的径向位移传感器，检测所述电机的转子的径向位置，得到x轴方向转子实际位移；