[发明专利]无槽斜绕组轴向主动悬浮无轴承电机及控制方法

权利要求书

1.一种无槽斜绕组轴向主动悬浮无轴承电机，包括机壳及设置在机壳内的转子、上层定子、下层定子和不导磁转轴，所述不导磁转轴穿过转子中心，上层定子和下层定子安装在转子的外周，其特征在于：所述不导磁转轴的两端分别安装径向被动磁轴承；所述上、下层定子均由无槽定子轭和轴向倾斜环形绕制的绕组构成，上、下层定子上的绕组倾斜方向角关于电机轴向对称；所述上层定子和下层定子的绕组上分别连接三相逆变器，所述三相逆变器连接控制器；还包括与控制器连接的转子位置传感器和轴向位移传感器。

2.根据权利要求1所述的无槽斜绕组轴向主动悬浮无轴承电机，其特征在于：所述轴向位移传感器安装在机壳上，测量盘安装在不导磁转轴上。

3.根据权利要求1或2所述的无槽斜绕组轴向主动悬浮无轴承电机，其特征在于：所述转子位置传感器安装在机壳上，转子位置测量磁环安装在不导磁转轴上，所述转子位置传感器与转子位置测量磁环外环共面。

4.根据权利要求3所述的无槽斜绕组轴向主动悬浮无轴承电机，其特征在于：所述径向被动磁轴承为斥力型永磁被动磁轴承。

5.根据权利要求4所述的无槽斜绕组轴向主动悬浮无轴承电机，其特征在于：所述转子可采用表面贴装式、表面插入式、内置径向式、内置切向式或Halbach阵列式结构。

6.根据权利要求5所述的无槽斜绕组轴向主动悬浮无轴承电机，其特征在于：所述轴向位移传感器和转子位置传感器为霍尔传感器、电涡流传感器、电感式传感器或光电传感器中任意一种。

7.根据权利要求1所述的无槽斜绕组轴向主动悬浮无轴承电机的控制方法，其特征在于包括以下步骤：

1)、轴向位移传感器测得的转子轴向位移反馈信号z并与给定轴向位移信号z^*比较，经PD控制器得到转子稳定悬浮所需的轴向力F_z；转子位置传感器测得的转子转速反馈信号ω与给定转速信号ω^*比较，经外环PI控制器得到使转子稳定旋转所需的转矩T；

2)、对步骤1)得到的F_z、T进行解耦运算，得到上层定子绕组电流给定下层定子绕组电流给定

iq1*=12(TKt+FzKz)iq2*=12(TKt-FzKz)---(4)]]>

式中，K_t为转矩力数、K_z轴向力系数；

3)、将步骤2)得到上层定子绕组电流给定和下层定子绕组电流给定与实测的电流反馈比较，经内环PI控制器分别得到上层定子绕组和下层定子绕组的d、q轴给定电压；

4)、上层定子绕组和下层定子绕组的d、q轴给定电压通过坐标变化与空间矢量调制后分别得到两个三相逆变器的驱动信号。