[發(fā)明專利]一種無軸承無刷直流電機(jī)及懸浮力控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410223255.4
• 申請(qǐng)日: 2014-05-26
• 公開（公告）號(hào): CN103997176A
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱熀秋;單龍;刁小燕;劉奕辰;潘偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號(hào): H02K29/00
• 分類號(hào): H02K29/00;H02K3/28;H02N15/00
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

1.一種無軸承無刷直流電機(jī)，最外部是圓筒形的環(huán)形定子（1），環(huán)形定子（1）內(nèi)同軸套有轉(zhuǎn)軸（7），轉(zhuǎn)軸（7）外同軸固定套裝轉(zhuǎn)子鐵芯（6），多個(gè)永磁體（5）以表貼式沿轉(zhuǎn)子鐵芯（6）的圓周表面均勻分布，相鄰的兩個(gè)永磁體（5）的極性相反，其特征是：環(huán)形定子（1）的內(nèi)表面上沿圓周上均勻分布12個(gè)定子齒（4），轉(zhuǎn)矩繞組（2）和懸浮力繞組（3）均纏繞在定子齒（12）上；懸浮力繞組（3）由U1-V1-W1和U2-V2-W2兩套繞組系組成，U1-V1-W1繞組系由U1、V1、W1三相繞組組成，U2-V2-W2繞組系由U2、V2、W2三相繞組組成，每相繞組都有兩個(gè)相同的線圈串聯(lián)連接組成，共12個(gè)線圈，12個(gè)線圈按線圈U1、U2、W1、W2、V1、V2、U1、U2、W1、W2、V1、V2順序沿逆時(shí)針方向依次纏繞于12個(gè)定子齒（4）上。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無軸承無刷直流電機(jī)，其特征是：轉(zhuǎn)矩繞組（2）由A、B、C三相繞組組成，A相繞組由線圈A1、A2、A3、A4依次串聯(lián)組成，B相繞組由線圈B1、B2、B3、B4依次串聯(lián)組成，C相繞組由線圈C1、C2、C3、C4依次串聯(lián)組成，按線圈A1、B1、C1、A2、B2、C2、A3、B3、C3、A4、B4、C4順序沿逆時(shí)針方向依次纏繞于12個(gè)定子齒（4）上。

3.一種如權(quán)利要求1所述無軸承無刷直流電機(jī)的懸浮力控制方法，其特征是：任意時(shí)刻有且只有一套繞組系導(dǎo)通，當(dāng)U1-V1-W1繞組系導(dǎo)通時(shí)，線圈U1、V1、W1分別產(chǎn)生懸浮力???????????????????????????????????????????????、；當(dāng)U2-V2-W2繞組系導(dǎo)通時(shí)，線圈U2、V2、W2分別產(chǎn)生懸浮力、；任意一套繞組系導(dǎo)通時(shí)所產(chǎn)生的懸浮力共同決定一個(gè)平面，產(chǎn)生平面內(nèi)的懸浮力。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的懸浮力控制方法，其特征是：當(dāng)轉(zhuǎn)子鐵芯（6）和轉(zhuǎn)軸（7）逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子角θ為15?~45?、75?~105?、135?~165?、195?~225?、255?~285?、315?~345?之間時(shí)，U1-V1-W1繞組系導(dǎo)通；當(dāng)轉(zhuǎn)子角θ為0?~15?、45?~75?、105?~135?、165?~195?、225?~255?、285?~315?、345?~360?之間時(shí)，U2-V2-W2繞組系導(dǎo)通。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的懸浮力控制方法，其特征是：在轉(zhuǎn)軸（7）一端安置霍爾傳感器（38）以檢測(cè)轉(zhuǎn)子角θ，將霍爾傳感器（38）的輸出端分別連接微分模塊（41）、懸浮力電流給定值計(jì)算模塊（35）和轉(zhuǎn)矩繞組電流給定值計(jì)算模塊（34）；將懸浮力電流給定值計(jì)算模塊（35）的輸入端分別連接PID調(diào)節(jié)器（32、33），輸出端依次連接到懸浮力電流跟蹤型逆變器（37）；將轉(zhuǎn)矩繞組電流給定值計(jì)算模塊（34）的輸入端連接PI調(diào)節(jié)器（31），輸出端依次連接到轉(zhuǎn)矩流跟蹤型逆變器（36）；在轉(zhuǎn)子徑向x和y軸向上分別放置x軸向、y軸向電渦流位移傳感器（39、40）以檢測(cè)x、y軸向上的實(shí)際位移，分別與給定的位移量x^*和y^*相比之后得到x和y軸方向上的位移偏差，該位移偏差經(jīng)過對(duì)應(yīng)的位移PID調(diào)節(jié)器生成x和y軸方向上的懸浮力給定值和；將懸浮力給定值和以及轉(zhuǎn)子角θ輸至懸浮力繞組電流給定值計(jì)算模塊（35），根據(jù)轉(zhuǎn)子角θ的不同，導(dǎo)通相應(yīng)的繞組系。