轴向主动悬浮的三自由度无轴承交替极永磁电机控制系统

摘要

本发明涉及一种轴向主动悬浮的三自由度无轴承交替极永磁电机控制系统。本发明针对轴向主动悬浮的三自由度无轴承交替极永磁电机，提出了由径向悬浮力控制、轴向悬浮力控制和电磁转矩控制三套控制子系统构成的控制方案，可以实现轴向主动悬浮的三自由度无轴承交替极永磁电机的电磁转矩、径向悬浮力、轴向悬浮力的控制。该新型电机及其控制方法可以用于高速和超高速主轴电机、航空航天、生命科学、化工、半导体工业等众多特殊电力传动领域，特别是需要无机械接触、无摩擦与磨损、无需润滑与密封的真空技术、超洁净领域等场合。

主权项

一种轴向主动悬浮的三自由度无轴承交替极永磁电机控制系统，包括受控的轴向主动悬浮的三自由度无轴承交替极永磁电机（25），其特征在于：由一个径向悬浮力控制子系统（35）、一个轴向悬浮力控制子系统（37）和一个电磁转矩控制子系统（36）连接所述轴向主动悬浮的三自由度无轴承交替极永磁电机（25）构成，其中所述径向悬浮力控制子系统（35）包括一个第一DSP控制器（20）、一个第一光耦隔离（21）、一个第一IPM智能功率模块（22）、一个第一位移传感器（23）和一个第一电流传感器（24），所述轴向主动悬浮的三自由度无轴承交替极永磁电机（25）经第一位移传感器（23）和第一电流传感器（24）连接第一DSP控制器（20），第一DSP控制器（20）经第一光耦隔离（21）和第一IPM智能功率模块（22）连接轴向主动悬浮的三自由度无轴承交替极永磁电机（25）；所述位移传感器（23）检测出转子径向位移偏移量经位置负反馈，采用第一DSP控制器（20）运算和处理，控制第一IPM智能功率模块（22）输出对应的悬浮控制电流，改变电机旋转磁场的对称分布，从而在转子上产生大小和方向可控的径向悬浮力；所述轴向悬浮力控制子系统（37）包括一个开关功放（32）、一个第二位移传感器（33）、一个第三电流传感器（34）和一个第三DSP控制器（31），所述轴向主动悬浮的三自由度无轴承交替极永磁电机（25）和第三DSP控制器（31）分别连接开关功放（32）、第二位移传感器（33）和第三电流传感器（34）；所述第二位移传感器（33）检测出转子轴向位移偏移量经位置负反馈，采用第三DSP控制器（31）运算和处理得到所需的控制信号，通过开关功放（32）将这一控制信号转换成轴向悬浮控制电流，改变转子左右侧气隙中的磁场分布，从而产生一个轴向的磁拉力。