專利名稱：無(wú)軸承電機(jī)中磁場(chǎng)等效氣隙虛擬繞組電流的分析方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種應(yīng)用于無(wú)軸承電機(jī)徑向懸浮力控制的分析方法，適用于所有無(wú)軸承電機(jī) 在有限元分析、控制策略研究及試驗(yàn)調(diào)試中的徑向懸浮力產(chǎn)生情況的分析，屬于電力傳動(dòng) 控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
對(duì)于無(wú)軸承電機(jī)徑向懸浮力的分析， 一般的分析方法是K通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行 曲線擬合，得到磁通密度與磁勢(shì)之間的函數(shù)關(guān)系式，由此推導(dǎo)得出徑向力最大時(shí)力/電流剛 度與電機(jī)勵(lì)磁電流之間的函數(shù)關(guān)系曲線圖，據(jù)此得出得到最有效徑向力時(shí)所需勵(lì)磁繞組電 流值。這種基于曲線擬合與數(shù)學(xué)推導(dǎo)的分析方法，對(duì)結(jié)構(gòu)已經(jīng)確定的無(wú)軸承電機(jī)控制參數(shù) 優(yōu)化具有一定的理論指導(dǎo)意義。2、通過(guò)在電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖中標(biāo)識(shí)磁極的方法來(lái)研究無(wú)軸承 電機(jī)繞組連接方案，在電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖中標(biāo)識(shí)轉(zhuǎn)矩繞組磁鏈與懸浮力繞組磁鏈分布狀態(tài)以 研究徑向力的產(chǎn)生情況，借助二維電路耦合有限元分析以驗(yàn)證無(wú)軸承電機(jī)基本特性。將永 磁體磁鏈看作由電機(jī)繞組中的等效電流產(chǎn)生，進(jìn)而由磁鏈矩陣方程推導(dǎo)得出徑向力的函數(shù) 表達(dá)式。這種將磁鏈等效為繞組電流的方法，使無(wú)軸承電機(jī)的分析更加形象、簡(jiǎn)單。但上 述兩種方法存在的缺陷是用于磁鏈方程的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，就使該方法的優(yōu)勢(shì)變得不太明顯， 而且上述方法均存在復(fù)雜的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，并需要實(shí)驗(yàn)測(cè)量對(duì)其中的參數(shù)進(jìn)行確定，對(duì)于無(wú)軸 承電機(jī)控制策略的研究，不僅程序繁雜，而且靈活性較差，應(yīng)用較困難。

發(fā)明內(nèi)容
為了更系統(tǒng)地研究無(wú)軸承電機(jī)徑向懸浮力的控制策略，得出更普遍的結(jié)論，本發(fā)明提 出一種分析準(zhǔn)確、操作簡(jiǎn)捷的無(wú)軸承電機(jī)中磁場(chǎng)等效氣隙虛擬繞組電流的分析方法，適用 于從仿真分析到實(shí)驗(yàn)研究各個(gè)環(huán)節(jié)的針對(duì)無(wú)軸承電機(jī)徑向懸浮力分析。
本發(fā)明采用的方案是依次包括如下步驟(A)將無(wú)軸承電機(jī)氣隙內(nèi)存在的磁場(chǎng)分為轉(zhuǎn) 矩繞組氣隙磁場(chǎng)與懸浮力繞組氣隙磁場(chǎng)，通過(guò)磁場(chǎng)等效，得到等效虛擬轉(zhuǎn)矩繞組電流與等 效虛擬懸浮力繞組電流；(B)將該等效虛擬轉(zhuǎn)矩繞組電流與等效虛擬懸浮力繞組電流構(gòu)成 強(qiáng)化因子、弱化因子、偏強(qiáng)化因子、偏弱化因子、對(duì)稱式偏強(qiáng)化因子與對(duì)稱式偏弱化因子 六種結(jié)構(gòu)形式；(C)根據(jù)六種結(jié)構(gòu)形式得到無(wú)軸承電機(jī)徑向懸浮力產(chǎn)生情況和懸浮運(yùn)行條 件。
本發(fā)明是基于磁場(chǎng)等效氣隙虛擬繞組電流的分析方法，就可得出懸浮力繞組產(chǎn)生的洛 侖茲力對(duì)徑向懸浮力的影響、得出關(guān)于懸浮力繞組氣隙磁場(chǎng)空間電氣角速度的、產(chǎn)生單一 方向穩(wěn)定徑向懸浮力的必要條件。在此基礎(chǔ)上，針對(duì)兩套繞組的分布情況，給出了實(shí)現(xiàn)無(wú) 軸承電機(jī)徑向懸浮力控制所需要對(duì)懸浮力繞組電流增補(bǔ)的超前或滯后機(jī)械角。通過(guò)對(duì)電機(jī) 帶負(fù)載運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)矩繞組電流轉(zhuǎn)矩分量產(chǎn)生的磁鏈對(duì)轉(zhuǎn)矩繞組氣隙磁場(chǎng)影響的分析得知，要 使徑向懸浮力方向保持不變，懸浮力繞組電流必須增補(bǔ)與轉(zhuǎn)矩繞組氣隙磁場(chǎng)超前空間電角 度相等的超前時(shí)間電角度。該分析方法簡(jiǎn)捷、準(zhǔn)確、靈活，能夠?qū)Σ煌愋?、不同結(jié)構(gòu)的
無(wú)軸承電機(jī)徑向懸浮力進(jìn)行準(zhǔn)確分析并實(shí)現(xiàn)其可靠控制，對(duì)無(wú)軸承電機(jī)懸浮運(yùn)行的有限元 分析、實(shí)驗(yàn)調(diào)試和控制優(yōu)化都具有重要的指導(dǎo)意義。設(shè)計(jì)的無(wú)軸承表貼式永磁同步電機(jī)， 通過(guò)徑向懸浮力旋轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)，能夠驗(yàn)證本發(fā)明所提出的分析方法的正確性；通過(guò)轉(zhuǎn)子位移閉 環(huán)控制實(shí)驗(yàn)，能夠驗(yàn)證本發(fā)明所提出的無(wú)軸承電機(jī)徑向懸浮力控制策略的正確性與可行性。 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于
1. 基于等效虛擬繞組電流基本組合結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，直觀形象，易于分析。
2. 既能夠?qū)唤缥恢眠M(jìn)行準(zhǔn)確的細(xì)節(jié)分析，為有限元仿真提供理論根據(jù)，又能夠?qū)o(wú)
軸承電機(jī)氣隙內(nèi)磁場(chǎng)分布進(jìn)行整體把握，為設(shè)計(jì)優(yōu)化的徑向懸浮力控制策略提供理論依據(jù)。
3. 該分析方法可以通過(guò)在紙上徒手描繪的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)軸承電機(jī)徑向懸浮力產(chǎn)生情
況的分析，操作簡(jiǎn)單，而且分析準(zhǔn)確。
4. 該分析方法適用于從仿真分析到實(shí)驗(yàn)研究的各個(gè)環(huán)節(jié)的對(duì)無(wú)軸承電機(jī)徑向懸浮力 產(chǎn)生情況的分析。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
圖1為磁場(chǎng)等效氣隙虛擬繞組電流示意圖，其中圖11、 12與13分別為兩極、四極、 六極氣隙磁場(chǎng)分布示意圖，圖14、 15與16分別為兩極、四極、六極磁場(chǎng)等效氣隙虛擬轉(zhuǎn) 矩繞組電流示意圖。
圖2為兩套等效虛擬繞組電流構(gòu)成的基本繞組電流組合結(jié)構(gòu)，其中圖21、 22、 23、 24、 25與26分別為強(qiáng)化因子、偏強(qiáng)化因子、對(duì)稱式偏強(qiáng)化因子、弱化因子、偏弱化因子與對(duì) 稱式偏弱化因子。
圖3為等效虛擬懸浮力繞組產(chǎn)生洛侖茲力的示意圖，其中，i^、 F2、 F3、 F4、 F5、 F6、 F7、 F8、尸9與Fuj為等效虛擬懸浮力繞組受到的洛侖茲力，尸"F2、尸3'、 F4、 F5'、 F6、 F7'、 尸8'、尸9與尸u)'分別為其反作用力，作用點(diǎn)在相應(yīng)的轉(zhuǎn)子表面上，合力分別為F'31與F'32，
尸M為轉(zhuǎn)子受到的麥克斯韋力合力，O為轉(zhuǎn)子質(zhì)心。
圖4為電機(jī)徑向懸浮力解耦控制示意圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1~3所示，本發(fā)明的實(shí)施方式為首先將無(wú)軸承電機(jī)氣隙內(nèi)存在的磁場(chǎng)分為轉(zhuǎn)矩 繞組氣隙磁場(chǎng)與懸浮力繞組氣隙磁場(chǎng)，通過(guò)磁場(chǎng)等效，得到等效虛擬轉(zhuǎn)矩繞組電流14、 15、 16與等效虛擬懸浮力繞組電流；磁場(chǎng)等效氣隙虛擬繞組電流的等效為電機(jī)氣隙內(nèi)磁通的分 布狀態(tài)的等效，包括磁通密度與極性ll、 12、 13，磁場(chǎng)等效氣隙虛擬轉(zhuǎn)矩繞組電流14、 15、 16為直流電流。然后將該等效虛擬轉(zhuǎn)矩繞組電流14、 15、 16與等效虛擬懸浮力繞組電流 構(gòu)成強(qiáng)化因子21、弱化因子24、偏強(qiáng)化因子22、偏弱化因子25、對(duì)稱式偏強(qiáng)化因子23與 對(duì)稱式偏弱化因子26六種結(jié)構(gòu)形式；最后根據(jù)六種結(jié)構(gòu)形式得到無(wú)軸承電機(jī)徑向懸浮力產(chǎn)
生情況和懸浮運(yùn)行條件。 具體分析方法是
1. 基于磁場(chǎng)等效氣隙虛擬繞組電流分析方法的無(wú)軸承電機(jī)懸浮條件PB=PM±1的證 明，其中戶m為轉(zhuǎn)矩繞組極對(duì)數(shù)，尸b為懸浮力繞組極對(duì)數(shù)。
設(shè)轉(zhuǎn)矩繞組極對(duì)數(shù)為PM電流與懸浮力繞組極對(duì)數(shù)為PB電流產(chǎn)生的基波磁勢(shì)幅值分別
為FM、 FB，并令此兩磁勢(shì)正幅值均位于氣隙位置角oH)rad處，即在該處形成一個(gè)強(qiáng)化因 子結(jié)構(gòu)，則氣隙內(nèi)的合成磁勢(shì)或磁壓降為
= & c。s(尸m") + & cos"") (j )
假設(shè)FM>FB (若FM<FB，則隨著懸浮繞組電流的增大，可能出現(xiàn)徑向懸浮力減弱的情
況)，且認(rèn)為尸b的大小為一個(gè)單位，去掉(Fm-Fb)COS(尸m(X)部分，因?yàn)樵摬糠衷陔姍C(jī)氣隙內(nèi)
產(chǎn)生平衡磁場(chǎng)，并將此時(shí)的氣隙合成磁勢(shì)記為；y，則有
/; = cos( + cosCPb") (2) 在cH)md處，^=2。此時(shí)要在徑向產(chǎn)生單一方向的合力，由磁場(chǎng)的均勻、對(duì)稱性可知，
須在CF7imd處使Az0，即在該處能且只能形成一個(gè)弱化因子，即戶m與尸b必須一個(gè)為奇數(shù) 而另一個(gè)為偶數(shù)，也即，尸m與尸b的值必須相差一個(gè)奇數(shù)。然而，當(dāng)戶m與戶b的差值大于1
時(shí)，將會(huì)在a=0rad與c^兀rad以外的位置交替出現(xiàn)偏強(qiáng)化因子和偏弱化因子，從而不能產(chǎn)
生穩(wěn)定的單一方向的徑向力。因此，尸m與尸b的差值必須為1，即必須滿足PB=PM±1。
然而，這種關(guān)系對(duì)單極式(homopolar-type)無(wú)軸承電機(jī)和次極(consequent-pole)轉(zhuǎn)子無(wú)
軸承電機(jī)沒(méi)有約束作用。
2. 懸浮力繞組產(chǎn)生的洛侖茲力對(duì)徑向懸浮力的影響
當(dāng)c^0rad處為強(qiáng)化因子，《=;trad處為弱化因子時(shí)，產(chǎn)生的徑向力為0°方向(由ct=7irad 徑向指向ciK)md，以下均按此定義徑向力方向)。根據(jù)左手定則與牛頓第三定律可以推導(dǎo)得 知，當(dāng)Pi^戶m時(shí)，等效虛擬懸浮力繞組產(chǎn)生的洛侖茲力減弱了麥克斯韋力形成的徑向懸浮 力31，在所受洛侖茲力分析中，釆用等效虛擬懸浮力繞組進(jìn)行受力分析與采用載流懸浮力 繞組進(jìn)行受力分析，其結(jié)果是一致的；而當(dāng)Pb〉尸m吋，等效虛擬懸浮力繞組產(chǎn)生的洛侖茲 力則增強(qiáng)了麥克斯韋力形成的徑向懸浮力32。然而，對(duì)于外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)電機(jī)，該結(jié)論則正好 相反。
3.轉(zhuǎn)矩繞組氣隙磁場(chǎng)靜止時(shí)懸浮力繞組氣隙磁場(chǎng)與徑向力之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系
令轉(zhuǎn)矩繞組氣隙磁場(chǎng)靜止，即其空間機(jī)械角速度為0rad/s，以下將"空間機(jī)械角速度" 簡(jiǎn)稱為"角速度"。在a《rad的位置上，假設(shè)起始狀態(tài)為一個(gè)強(qiáng)化因子，則在ct=7rrad的位 置上為一個(gè)弱化因子，此時(shí)徑向力是(T方向上的。設(shè)逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)樾D(zhuǎn)正方向，則有
(1)若尸b-尸m+1，貝ij，當(dāng)?shù)刃摂M懸浮力繞組反向旋轉(zhuǎn)二分之一極距相應(yīng)的空間機(jī)械 角度(即907PB)時(shí)，c^-兀/2rad位置出現(xiàn)一個(gè)強(qiáng)化因子(或?qū)ΨQ式偏強(qiáng)化因子)，而a=7i/2rad
位置出現(xiàn)一個(gè)弱化因子(或?qū)ΨQ式偏弱化因子)，也即，此時(shí)徑向力是-9(T方向上的；當(dāng)?shù)?br> 效虛擬懸浮力繞組反向旋轉(zhuǎn)一個(gè)極距相應(yīng)的空間機(jī)械角度(即1807戶B)時(shí)，『Omd位置上 的強(qiáng)化因子變?yōu)槿趸蜃?，?^-7imd位置上的弱化因子變?yōu)閺?qiáng)化因子，也即，此時(shí)徑向力 是-180°方向上的。由此可知，當(dāng)?shù)刃摂M懸浮力繞組反向旋轉(zhuǎn)時(shí)，徑向力將以尸b倍其角速 度反向旋轉(zhuǎn)，反之亦然。
(2)若Pj^Pm-1，貝u，當(dāng)?shù)刃摂M懸浮力繞組正向旋轉(zhuǎn)二分之一極距相應(yīng)的空間機(jī)械 角度(即907戶B)時(shí)，c^-7i/2rad位置出現(xiàn)一個(gè)強(qiáng)化因子(或?qū)ΨQ式偏強(qiáng)化因子)，而a-兀/2rad 位置出現(xiàn)一個(gè)弱化因子(或?qū)ΨQ式偏弱化因子)，也即，此時(shí)徑向力是-卯°方向上的；當(dāng)?shù)?效懸浮繞組正向旋轉(zhuǎn)一個(gè)極距相應(yīng)的空間機(jī)械角度(即1807PB)時(shí)，c^Omd位置上的強(qiáng)化 因子變?yōu)槿趸蜃?，而CF-7trad位置上的弱化因子變?yōu)閺?qiáng)化因子，也即，此時(shí)徑向力是-180° 方向上的。由此可知，當(dāng)?shù)刃摂M懸浮力繞組正向旋轉(zhuǎn)時(shí)，徑向力將以尸B倍其角速度反向 旋轉(zhuǎn)，反之亦然。
因此，當(dāng)轉(zhuǎn)矩繞組氣隙磁場(chǎng)靜止時(shí)，徑向力旋轉(zhuǎn)角速度是等效虛擬懸浮力繞組(或懸 浮力繞組氣隙磁場(chǎng))旋轉(zhuǎn)角速度的戶b倍，若Pb-尸m+1，則兩者轉(zhuǎn)向相同；若Pb^m-1，則 兩者轉(zhuǎn)向相反。
4.基于磁場(chǎng)等效氣隙虛擬繞組電流分析方法的單一方向穩(wěn)定徑向懸浮力產(chǎn)生條件推
導(dǎo)
令轉(zhuǎn)矩繞組氣隙磁場(chǎng)正向旋轉(zhuǎn)，其角速度為w，欲產(chǎn)生單一方向的穩(wěn)定徑向懸浮力， 即保持其方向不變，須使徑向懸浮力的絕對(duì)角速度為Orad/s。此時(shí)，若以轉(zhuǎn)矩繞組氣隙磁場(chǎng) 為參照物，徑向懸浮力的相對(duì)角速度應(yīng)為O-cy;co，即相對(duì)于轉(zhuǎn)矩繞組氣隙磁場(chǎng)以角速度ty 反向旋轉(zhuǎn)。根據(jù)以上分析，若Pj^尸M+l，則須使等效虛擬懸浮力繞組(或懸浮力繞組氣隙 磁場(chǎng))相對(duì)于轉(zhuǎn)矩繞組氣隙磁場(chǎng)以角速度w/PB反向旋轉(zhuǎn)，絕對(duì)角速度為
ty十
必
—若尸B-尸M-1，則須使等效虛擬懸浮力繞組(或懸浮力繞組氣隙磁場(chǎng))
相對(duì)于轉(zhuǎn)矩繞組氣隙磁場(chǎng)以角速度《//>B正向旋轉(zhuǎn)，絕對(duì)角速度為^ + ^ = ^^ = 4^
5 5 r萬(wàn)
綜上可知，欲產(chǎn)生單一方向的、穩(wěn)定的徑向懸浮力，須使懸浮力繞組氣隙磁場(chǎng)以角速
度尸MO)/尸B正向旋轉(zhuǎn)，其空間電氣角速度為4"xp =尸0。而轉(zhuǎn)矩繞組氣隙磁場(chǎng)的空間電氣
AS "
角速度也為戶M^，因此，產(chǎn)生單一方向穩(wěn)定徑向懸浮力的一個(gè)必要條件是懸浮力繞組氣 隙磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)矩繞組氣隙磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)方向相同，旋轉(zhuǎn)空間電氣角速度相等。此時(shí)，要求懸浮力 繞組電流時(shí)間電氣角速度等于轉(zhuǎn)矩繞組電流時(shí)間電氣角速度。
對(duì)于同步電機(jī)，由于轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角速度與轉(zhuǎn)矩繞組氣隙磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)角速度相等，因此，懸 浮力繞組電流的控制可以直接采用轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角速度。而對(duì)于異步電機(jī)，則可采用定子旋轉(zhuǎn) 磁場(chǎng)角速度。
5.基于磁場(chǎng)等效氣隙虛擬繞組電流分析方法的無(wú)軸承電機(jī)徑向懸浮力控制策略
圖4所示，為了實(shí)現(xiàn)無(wú)軸承電機(jī)徑向懸浮力控制，在定子上建立x-y固定坐標(biāo)系。設(shè)
轉(zhuǎn)矩繞組A相軸線(簡(jiǎn)稱"A軸")、懸浮力繞組a相軸線(簡(jiǎn)稱"a軸")與x軸夾角分別 為^、 &。若記A^^-^，如圖41，則令懸浮力繞組電流增加超前時(shí)間機(jī)械角度A<9， 從而使A軸與a軸重合(與x軸夾角為^)，如圖42。若戶b-戶M+1，則令懸浮力繞組電流 增加超前時(shí)間機(jī)械角度0/pb (或電角度。；若Pb-Pm-1，則令懸浮力繞組電流增加滯后時(shí) 間機(jī)械角度WPB (或電角度e)。此時(shí)，若懸浮力繞組氣隙磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)方向和空間電氣角速度 與轉(zhuǎn)矩繞組氣隙磁場(chǎng)均保持一致(即滿足上述產(chǎn)生單一方向穩(wěn)定徑向懸浮力的必要條件)， 則懸浮力繞組電流d軸分量id將直接控制徑向懸浮力在x軸上的分量，同時(shí)由于其g軸分 量/q超前/d分量空間機(jī)械角度907尸b，若Pb-尸m+1， /q分量將產(chǎn)生超前x軸9(T (即+j;軸方
向)的徑向懸浮力；若戶b-尸m-1， /q分量將產(chǎn)生滯后X軸9(T (即-少軸方向)的徑向懸浮力。
6.電機(jī)帶負(fù)載運(yùn)行時(shí)徑向懸浮力的控制方法
對(duì)于帶負(fù)載運(yùn)行的無(wú)軸承電機(jī)，轉(zhuǎn)矩繞組電流《軸分量/q產(chǎn)生《軸磁鏈，使轉(zhuǎn)矩繞組
氣隙磁場(chǎng)產(chǎn)生一個(gè)隨負(fù)載增加而增大但小于90'的超前空間電角度仏等價(jià)于等效虛擬懸浮
力繞組相對(duì)于轉(zhuǎn)矩繞組氣隙磁場(chǎng)落后空間機(jī)械角度併PM。若尸b-Pm+1，則徑向懸浮力的角
度變化值為上+|^^)=^^^=-~欲保持其方向不變，須使懸浮力繞組電流增加超前時(shí)
p p JD
間機(jī)械角度併戶b (或電角度0);若PB=PM-1，則徑向懸浮力的角度變化值為
丄+ M-^"^，欲保持其方向不變，須使懸浮力繞組電流增加超前時(shí)間機(jī)械角度份尸b
(或電角度6)。綜上所述，當(dāng)無(wú)軸承電機(jī)帶負(fù)載運(yùn)行時(shí)，欲保持徑向懸浮力方向不變，須 使懸浮力繞組電流增補(bǔ)與轉(zhuǎn)矩繞組氣隙磁場(chǎng)超前空間電角度相等的超前時(shí)間電角度。而轉(zhuǎn) 矩繞組氣隙磁場(chǎng)因電機(jī)帶負(fù)載運(yùn)行而產(chǎn)生的超前空間電角度e可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量和在線計(jì)
算得到的轉(zhuǎn)矩繞組電流轉(zhuǎn)矩分量Zq產(chǎn)生的磁鏈與原轉(zhuǎn)矩繞組氣隙磁場(chǎng)磁鏈的比例關(guān)系確 定。若存在磁場(chǎng)飽和，則還需采取相應(yīng)的非線性補(bǔ)償控制措施。
權(quán)利要求
1.一種無(wú)軸承電機(jī)中磁場(chǎng)等效氣隙虛擬繞組電流的分析方法，其特征在于依次包括如下步驟(A)將無(wú)軸承電機(jī)氣隙內(nèi)存在的磁場(chǎng)分為轉(zhuǎn)矩繞組氣隙磁場(chǎng)與懸浮力繞組氣隙磁場(chǎng)，通過(guò)磁場(chǎng)等效，得到等效虛擬轉(zhuǎn)矩繞組電流(14、15、16)與等效虛擬懸浮力繞組電流；(B)將該等效虛擬轉(zhuǎn)矩繞組電流(14、15、16)與等效虛擬懸浮力繞組電流構(gòu)成強(qiáng)化因子(21)、弱化因子(24)、偏強(qiáng)化因子(22)、偏弱化因子(25)、對(duì)稱式偏強(qiáng)化因子(23)與對(duì)稱式偏弱化因子(26)六種結(jié)構(gòu)形式；(C)根據(jù)六種結(jié)構(gòu)形式得到無(wú)軸承電機(jī)徑向懸浮力產(chǎn)生情況和懸浮運(yùn)行條件。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的無(wú)軸承電機(jī)中磁場(chǎng)等效氣隙虛擬繞組電流的分析方法，其特征在 于步驟(C)中，對(duì)電機(jī)懸浮條件尸b-尸m土1進(jìn)行證明，當(dāng)iV^m時(shí)，等效虛擬懸浮力繞組產(chǎn)生的洛侖茲力會(huì)減弱徑向懸浮力(31);當(dāng)尸b〉Pm吋，等效虛擬懸浮力繞組產(chǎn)生的 洛侖茲力會(huì)增強(qiáng)徑向懸浮力(32);當(dāng)轉(zhuǎn)矩繞組氣隙磁場(chǎng)靜止時(shí)，徑向力旋轉(zhuǎn)角速度是等效 虛擬懸浮力繞組旋轉(zhuǎn)角速度的PB倍，若Pb-Pm+1，則兩者轉(zhuǎn)向相同；若Pb-Pm-1，則兩者 轉(zhuǎn)向相反；當(dāng)?shù)刃摂M懸浮力繞組氣隙磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)矩繞組氣隙磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)方向相同，旋轉(zhuǎn)空間 電氣角速度相等；當(dāng)電機(jī)帶負(fù)載運(yùn)行時(shí)，為使徑向懸浮力方向不因電機(jī)帶負(fù)載而改變，對(duì) 懸浮力繞組電流增加與轉(zhuǎn)矩繞組氣隙磁場(chǎng)超前空間電角度相等的超前時(shí)間電角度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的無(wú)軸承電機(jī)中磁場(chǎng)等效氣隙虛擬繞組電流的分析方法，其特征在 于步驟(A)所述的磁場(chǎng)等效氣隙虛擬繞組電流的等效為電機(jī)氣隙內(nèi)磁通的分布狀態(tài)的 等效，包括磁通密度與極性(11、 12、 13)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的無(wú)軸承電機(jī)中磁場(chǎng)等效氣隙虛擬繞組電流的分析方法，其特征在 于步驟(A)所述的磁場(chǎng)等效氣隙虛擬轉(zhuǎn)矩繞組電流(14、 15、 16)為直流電流。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種無(wú)軸承電機(jī)中磁場(chǎng)等效氣隙虛擬繞組電流的分析方法，將無(wú)軸承電機(jī)氣隙內(nèi)存在的磁場(chǎng)分為轉(zhuǎn)矩繞組氣隙磁場(chǎng)與懸浮力繞組氣隙磁場(chǎng)，通過(guò)磁場(chǎng)等效，得到等效虛擬轉(zhuǎn)矩繞組電流與等效虛擬懸浮力繞組電流；將該等效虛擬轉(zhuǎn)矩繞組電流與等效虛擬懸浮力繞組電流構(gòu)成強(qiáng)化因子、弱化因子、偏強(qiáng)化因子、偏弱化因子、對(duì)稱式偏強(qiáng)化因子與對(duì)稱式偏弱化因子六種結(jié)構(gòu)形式；根據(jù)六種結(jié)構(gòu)形式得到無(wú)軸承電機(jī)徑向懸浮力產(chǎn)生情況和懸浮運(yùn)行條件，本發(fā)明簡(jiǎn)捷和準(zhǔn)確，能夠?qū)Σ煌愋秃筒煌Y(jié)構(gòu)的無(wú)軸承電機(jī)徑向懸浮力進(jìn)行準(zhǔn)確分析并實(shí)現(xiàn)其可靠控制，為設(shè)計(jì)優(yōu)化的徑向懸浮力控制策略提供理論依據(jù)。
文檔編號(hào)H02K3/00GK101355281SQ20081001960
公開(kāi)日2009年1月28日 申請(qǐng)日期2008年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月10日
發(fā)明者成秋良, 朱熀秋 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)