[发明专利]一种无轴承磁通切换电机转子悬浮力快速建模方法

摘要

本发明提出一种无轴承磁通切换电机转子悬浮力快速建模方法，采用分别计算转子光滑时气隙磁导Λ_s(θ)、定子光滑时气隙磁导Λ_r(θ,θ_r)，然后根据气隙长度g、Λ_s(θ)、Λ_r(θ,θ_r)计算出气隙磁导Λ_sr(θ,θ_r)；利用定转子Carter系数分别求取由永磁体及相电流在气隙处的磁动势；通过气隙磁动势及气隙磁导分别计算由永磁体及相电流在气隙处产生的磁密；计算永磁体及相电流中的功率部分电流产生的气隙磁密之和作为悬浮力计算中的偏置磁场，计算相电流中的悬浮部分电流产生的气隙磁密作为气隙调制磁密；由气隙调制磁密及其气隙偏置磁密计算出转子所受到的悬浮力，完成转子悬浮力建模过程，本发明在计算效率上较为优秀。

主权项

1.一种无轴承磁通切换电机转子悬浮力快速建模方法，用于无轴承磁通切换电机，即BFSPMM电机的磁悬浮力建模；其特征在于：所述BFSPMM电机采用单绕组连接方式；电机定子由十二块U形件构成且相邻两个U形件夹着沿切向交替充磁的永磁体；所述电机极对数为十；所述电机的相绕组的横截面结构以x‑y空间直角坐标系定义；x轴与定子A1齿轴线重合，y轴与A2齿轴线重合；如图1中所示θ为气隙圆周角，θr表示电机转子位置角，定义初始转子位置角处于任意定子齿与A1轴线重合位置；定义随转子同步旋转的dq轴如图1所示，其中d轴与A1齿轴线夹角为θr，q轴超前d轴9°机械角；所述电机绕组工作时，相绕组中同时通入控制转子切向旋转的电流iAT～iFT和控制转子径向悬浮的悬浮电流iAS～iFS；定义三相悬浮电流iAD、iBE与iCF，悬浮电流iAS～iFS满足iAS＝iDS＝iAD，iBS＝iES＝iBE，iCS＝iFS＝iCF。六相绕组电流iA～iF满足：相绕组中悬浮电流分量iAS～iFS只参与控制转矩径向悬浮，电机dq轴电流仅取决于电机相电流中控制转子切向旋转的功率电流分量iAT～iFT；在对转子悬浮力进行建模时，包括以下步骤；A1、计算电机双凸气隙磁导Λsr(θ,θr)A2、计算电机气隙永磁磁势Fpm；式中n表示为永磁气隙磁动势傅立叶级数展开次数；A3、借助步骤A1、A2结果计算永磁气隙磁密Bpm＝Fpm(θ)Λrs(θ,θr)；   此为公式3；A4、计算dq轴电流id与iq共同产生的气隙磁动势A5、借助步骤A1、A4计算六相绕组中功率电流产生的气隙磁密Bs＝Fs(θ)Λrs(θ,θr)；   此为公式5；A6、计算悬浮电流iAD，iBE与iCF产生的磁动势FAD＝iAD(FA+FD)；   此为公式6；FBE＝iBE(FB+FE)；   此为公式7；FCF＝iCF(FC+FF)；   此为公式8；A7、计算六相绕组中悬浮电流产生的气隙磁密BAD＝FAD(θ)Λrs(θ,θr)；   此为公式9；BBE＝FBE(θ)Λrs(θ,θr)；   此为公式10；BCF＝FCF(θ)Λrs(θ,θr)；   此为公式11；A8、借助步骤A3、A5、A7完成电机悬浮力建模如下：a).由AD相悬浮电流iAD产生的x方向悬浮力为:y方向为:b).由BE相悬浮电流iBE产生的x方向悬浮力为:y方向为:c).由CF相悬浮电流iCF产生的x方向悬浮力为:y方向为:d).转子总的xy方向悬浮力Fx、Fy如下：Fx＝Fsus_x_AD+Fsus_x_BE+Fsus_x_CF；   此为公式18；Fy＝Fsus_y_AD+Fsus_y_BE+Fsus_y_CF；   此为公式19。