[發(fā)明專利]一種單定子勵(lì)磁的盤式全自由度無軸承電機(jī)及其控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011126099.1
• 申請(qǐng)日: 2020-10-20
• 公開（公告）號(hào): CN112152363B
• 公開（公告）日: 2022-01-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李大偉;裴同豪;劉嘉韻;孔武斌;曲榮海
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H02K3/28
• 分類號(hào): H02K3/28;H02K1/27;H02K21/12;H02P6/28;H02P27/06
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 李智

1.一種盤式全自由度無軸承電機(jī)，其特征在于，包括：

沿轉(zhuǎn)軸(7)軸向依次分布的第一定子鐵芯(1)、電機(jī)繞組(2)、第一永磁體模塊(3)和轉(zhuǎn)子鐵芯(4)；其中，電機(jī)繞組(2)繞制于第一定子鐵芯(1)上；第一永磁體模塊(3)中永磁體南北極交替排布，表貼于轉(zhuǎn)子鐵芯靠近第一定子鐵芯側(cè)圓環(huán)面上；

電機(jī)繞組(2)中通入不同繞組電流成分分別產(chǎn)生N-1對(duì)極、N對(duì)極與N+1對(duì)極三種電樞磁場(chǎng)；N為轉(zhuǎn)子永磁磁場(chǎng)極對(duì)數(shù)；

電機(jī)繞組為兩組懸浮繞組與一組轉(zhuǎn)矩繞組的分離結(jié)構(gòu)，或?yàn)橥ㄈ雰煞N懸浮電流分量和一種轉(zhuǎn)矩電流分量的集成繞組結(jié)構(gòu)；電機(jī)繞組為分離結(jié)構(gòu)時(shí)，轉(zhuǎn)矩繞組電流產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子永磁磁場(chǎng)相同極對(duì)數(shù)的電樞磁場(chǎng)，兩組懸浮繞組電流分別產(chǎn)生比轉(zhuǎn)子永磁磁場(chǎng)多一對(duì)極與少一對(duì)極的電樞磁場(chǎng)；

電機(jī)繞組為集成繞組結(jié)構(gòu)時(shí)，轉(zhuǎn)矩電流分量產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子永磁磁場(chǎng)相同極對(duì)數(shù)的電樞磁場(chǎng)，兩種懸浮電流分量分別產(chǎn)生比轉(zhuǎn)子永磁磁場(chǎng)多一對(duì)極與少一對(duì)極的電樞磁場(chǎng)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種盤式全自由度無軸承電機(jī)，其特征在于，所述無軸承電機(jī)還包括第二定子鐵芯(6)；所述第二定子鐵芯(6)分布于轉(zhuǎn)子鐵芯遠(yuǎn)離第一定子鐵芯側(cè)，用于平衡轉(zhuǎn)子軸向吸力。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種盤式全自由度無軸承電機(jī)，其特征在于，所述無軸承電機(jī)還包括第二永磁體模塊(5)；所述第二永磁體模塊(5)中永磁體南北極交替排布，表貼于轉(zhuǎn)子鐵芯(4)遠(yuǎn)離第一定子鐵芯側(cè)圓環(huán)面上。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種盤式全自由度無軸承電機(jī)，其特征在于，第二定子鐵芯和第二永磁體模塊相對(duì)位置，與第一定子鐵芯和第一永磁體模塊相對(duì)位置一致。

5.一種基于權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述盤式全自由度無軸承電機(jī)的控制方法，其特征在于，包括：

01.使電機(jī)繞組中電流分布產(chǎn)生N-1對(duì)極與N+1對(duì)極的懸浮電樞磁場(chǎng)；

若兩懸浮電樞磁場(chǎng)均由對(duì)應(yīng)的同相直軸懸浮電流產(chǎn)生，通過調(diào)整N-1對(duì)極直軸懸浮電流與N+1對(duì)極直軸懸浮電流大小，使全自由度無軸承電機(jī)產(chǎn)生沿徑向x方向懸浮力；兩懸浮電樞磁場(chǎng)指N-1對(duì)極與N+1對(duì)極的懸浮電樞磁場(chǎng)；

若兩懸浮電樞磁場(chǎng)均由對(duì)應(yīng)的同相交軸懸浮電流產(chǎn)生，通過調(diào)整N-1對(duì)極交軸懸浮電流與N+1對(duì)極交軸懸浮電流大小，使全自由度無軸承電機(jī)產(chǎn)生沿徑向y方向懸浮力；

若兩懸浮電樞磁場(chǎng)均由對(duì)應(yīng)的反相直軸懸浮電流產(chǎn)生時(shí)，通過調(diào)整N-1對(duì)極直軸懸浮電流與N+1對(duì)極直軸懸浮電流大小，使全自由度無軸承電機(jī)產(chǎn)生繞徑向y方向回復(fù)力矩；

若兩懸浮電樞磁場(chǎng)均由對(duì)應(yīng)的反相交軸懸浮電流產(chǎn)生時(shí)，通過調(diào)整N-1對(duì)極交軸懸浮電流與N+1對(duì)極交軸懸浮電流大小，使全自由度無軸承電機(jī)產(chǎn)生繞徑向x方向回復(fù)力矩；

02.控制電機(jī)繞組中電流分布產(chǎn)生N對(duì)極轉(zhuǎn)矩電樞磁場(chǎng)；

當(dāng)定子鐵芯通入交軸電流時(shí)，全自由度無軸承電機(jī)產(chǎn)生繞z軸的轉(zhuǎn)矩輸出；

當(dāng)定子鐵芯通入直軸電流時(shí)，全自由度無軸承電機(jī)產(chǎn)生沿z軸的懸浮力。