[发明专利]一种全自由度交替极无轴承电机及其主动控制方法

权利要求书

1.一种全自由度交替极无轴承电机，其特征在于，包括定子与转子，其中定子为沿轴向相对分布的两个电机定子，两定子上分别绕有电机绕组，电机绕组为包含悬浮绕组与转矩绕组的分离绕组结构，或者为悬浮绕组与转矩绕组的集成绕组结构；当电机绕组为包含悬浮绕组与转矩绕组的分离绕组结构时，转矩绕组电流产生与转子永磁磁场相同极对数的电枢磁场，悬浮绕组电流产生一对极的电枢磁场；当电机绕组为悬浮绕组与转矩绕组的集成绕组结构时，集成绕组转矩电流分量产生与转子永磁磁场相同极对数的电枢磁场，集成绕组的悬浮电流分量产生一对极的电枢磁场；转子包括轴向置于两定子之间的凸极转子铁心，转子槽中放置有相同极性的永磁体。

2.一种基于权利要求1所述的全自由度交替极无轴承电机的主动控制方法，其特征在于，包括：

当电机绕组为包含悬浮绕组与转矩绕组的分离绕组结构时，通过控制定子上悬浮绕组中交/直轴电流大小及相位关系，实现对全自由度交替极无轴承电机径向平移两自由度与径向旋转两自由度这四个转子自由度的主动控制；通过控制两个定子的转矩绕组中交/直轴电流大小及相位关系，实现对全自由度交替极无轴承电机轴向平移自由度与轴向旋转自由度这两个转子自由度的主动控制；

当电机绕组为悬浮绕组与转矩绕组的集成绕组结构时，通过控制定子上两种悬浮电流成分中交/直轴电流大小及相位关系，实现对全自由度交替极无轴承电机径向平移两自由度与径向旋转两自由度这四个转子自由度的主动控制；通过控制两个定子的转矩电流成分中交/直轴电流大小及相位关系，实现对全自由度交替极无轴承电机轴向平移自由度与轴向旋转自由度这两个转子自由度的主动控制。

3.根据权利要求2所述的主动控制方法，其特征在于，若两定子均通入同相直轴悬浮电流，全自由度无轴承电机产生沿径向与转矩绕组A相轴线重合x方向悬浮力。

4.根据权利要求2所述的主动控制方法，其特征在于，若两定子均通入同相交轴悬浮电流，全自由度无轴承电机产生沿径向与转矩绕组A相轴线逆时针旋转90°方向的悬浮力。

5.根据权利要求2所述的主动控制方法，其特征在于，若两定子均通入反相直轴悬浮电流，全自由度无轴承电机产生绕径向与转矩绕组A相轴线逆时针旋转90°方向的回复力矩。

6.根据权利要求2所述的主动控制方法，其特征在于，若两定子均通入反相交轴悬浮电流，全自由度无轴承电机产生绕径向与转矩绕组A相轴线重合的回复力矩。