正反转磁悬浮无轴承电机、设备、控制方法、系统技术方案

本发明专利技术公开一种正反转磁悬浮无轴承电机、设备、控制方法、系统。该正反转磁悬浮无轴承电机，包括定子、转子、位置获取装置、旋转控制装置、主控装置和功率放大装置。基于角位置和旋转控制指令，主控装置选择出基准线圈并通过功率放大装置控制自基准线圈开始多个定子齿上的线圈到达旋转电流峰值的顺序以及每个定子齿上的线圈的旋转电流通电方向，从而控制转子的旋转方向；主控装置通过功率放大装置控制多个定子齿上的线圈到达悬浮电流峰值的顺序以及每个定子齿上的线圈的悬浮电流通电方向，从而控制转子悬浮，悬浮电流产生的悬浮磁场旋转；旋转磁场的旋转方向与悬浮磁场的旋转方向相同，旋转磁场的旋转速度不同于悬浮磁场的旋转速度。转速度。转速度。

【技术实现步骤摘要】
正反转磁悬浮无轴承电机、设备、控制方法、系统


[0001]本公开至少一实施例涉及一种正反转磁悬浮无轴承电机、磁悬浮设备、正反转磁悬浮无轴承电机的控制方法、正反转磁悬浮无轴承电机系统以及计算机可读存储介质。

技术介绍

[0002]磁悬浮无轴承电机也称为无轴承薄片电机，是利用无轴承技术实现转子的旋转和径向上的主动悬浮，利用磁阻力实现转子除径向和旋转自由度外的另外三个自由度的被动悬浮，具有轴向利用率高，性能优越的特点，在生物化学、医疗、半导体制造等超纯净驱动领域具有良好的应用前景。
[0003]通常，磁悬浮无轴承电机包括定子和转子，转子可以是整体转子，比如，在磁悬浮泵的应用中，转子既是磁悬浮电机的转子，又是泵的转子。定子被设计为轴承和驱动定子，通常包括定子磁轭、若干个定子齿和绕在定子齿上的线圈，比如，在磁悬浮泵的应用中，定子既是旋转驱动的定子，又是磁悬浮的定子。可以通过定子的线圈产生磁场，该磁场一方面在转子上施加转矩，从而实现转子围绕期望的旋转轴线的旋转，另一方面施加悬浮力，该悬浮力可以根据需要施加到转子上，以便可以主动控制或调节转子的径向位置。因此，可以主动调节转子的三个自由度，即其旋转和其径向位置(两个自由度)。关于另外三个自由度，即转子在轴向方向上的位置和相对于垂直于期望的旋转轴线的径向平面的倾斜(两个自由度)，转子通过磁阻力被动地磁悬浮或稳定。

技术实现思路

[0004]本公开实施例提供一种正反转磁悬浮无轴承电机，包括：定子，所述定子包括多个定子齿，每个定子齿上缠绕有线圈；转子，所述定子围绕所述转子设置或者所述转子围绕所述定子设置，所述转子具有基准部；位置获取装置，配置为获取所述转子的基准部相对于所述定子的角位置；旋转控制装置，配置为提供旋转控制指令；主控装置和功率放大装置，所述主控装置与所述位置获取装置、所述旋转控制装置和所述功率放大装置分别连接，所述功率放大装置还与所述线圈电连接以将用于控制所述转子旋转的旋转电流和用于控制所述转子悬浮的悬浮电流通入所述线圈，其中，所述主控装置、所述功率放大装置、所述定子和所述转子配置为：基于所述角位置和所述旋转控制指令，所述主控装置选择出基准线圈并通过所述功率放大装置控制自所述基准线圈开始所述多个定子齿上的线圈到达旋转电流峰值的顺序以及每个定子齿上的线圈的旋转电流通电方向，从而控制所述转子的旋转方向，在此过程中，所述旋转电流产生的旋转磁场旋转；所述主控装置、所述功率放大装置、所述定子和所述转子还配置为：所述主控装置通过所述功率放大装置控制所述多个定子齿上的线圈到达悬浮电流峰值的顺序以及每个定子齿上的线圈的悬浮电流通电方向，从而控制所述转子悬浮，在此过程中，所述悬浮电流产生的悬浮磁场旋转；并且所述旋转磁场的旋转方向与所述悬浮磁场的旋转方向相同，且所述旋转磁场的旋转速度不同于所述悬浮磁场的旋转速度。
[0005]例如，所述转子为永磁转子并具有磁极，所述磁极为所述转子的基准部；所述基准线圈相对于所述定子的角位置与所述基准部相对于所述定子的角位置之间相差一角度。
[0006]例如，所述旋转控制指令为顺时针旋转控制指令，在此情形下，在顺时针方向上所述基准线圈位于所述基准部的左侧，自所述基准线圈开始所述多个定子齿上的线圈在顺时针方向上依次到达旋转电流峰值并控制旋转电流通电方向以在顺时针方向上依次施加磁力至所述基准部，从而驱动所述转子顺时针旋转；或者，所述旋转控制指令为逆时针旋转控制指令，在此情形下，在逆时针方向上所述基准线圈位于所述基准部的右侧，自所述基准线圈开始所述多个定子齿上的线圈在逆时针方向上依次到达旋转电流峰值并控制旋转电流通电方向以在逆时针方向上依次施加磁力至所述基准部，从而驱动所述转子逆时针旋转。
[0007]例如，所述基准线圈相对于所述定子的角位置与所述基准部相对于所述定子的角位置之间相差的角度为90度。
[0008]例如，所述转子为导磁转子并包括朝向所述定子突出的多个突出部，所述多个突出部中的一个为所述转子的基准部；所述基准线圈相对于所述定子的角位置与所述基准部相对于所述定子的角位置之间相差一角度。
[0009]例如，所述旋转控制指令为顺时针旋转控制指令，在此情形下，在顺时针方向上所述基准线圈位于所述基准部的右侧，自所述基准线圈开始所述多个定子齿上的线圈在顺时针方向上依次到达旋转电流峰值并控制旋转电流通电方向以在顺时针方向上依次施加磁力至所述基准部，从而驱动所述转子顺时针旋转；或者，所述旋转控制指令为逆时针旋转控制指令，在此情形下，在逆时针方向上所述基准线圈位于所述基准部的左侧，自所述基准线圈开始所述多个定子齿上的线圈在逆时针方向上依次到达旋转电流峰值并控制旋转电流通电方向以在逆时针方向上依次施加磁力至所述基准部，从而驱动所述转子逆时针旋转。
[0010]例如，所述位置获取装置包括霍尔传感器。
[0011]例如，对于所述多个定子齿中的每一个，缠绕于其上的线圈仅为一个；所述功率放大装置为半桥功率拓扑电路并将叠加电流通入所述线圈，该叠加电流包括旋转电流分量以及悬浮电流分量，所述旋转电流分量用作所述旋转电流，所述悬浮电流分量用作所述悬浮电流。
[0012]例如，对于所述多个定子齿中的每一个，缠绕于其上的线圈包括彼此绝缘的旋转线圈和悬浮线圈；所述功率放大装置包括第一功率放大电路和第二功率放大电路；所述第一功率放大电路与所述旋转线圈电连接，以将控制所述转子旋转的旋转电流通入所述旋转线圈；所述第二功率放大电路与所述悬浮线圈电连接，以将控制所述转子悬浮的悬浮电流通入所述悬浮线圈。
[0013]例如，所述旋转电流配置为构建Pt极旋转磁场，所述悬浮电流配置为构建Ps极悬浮磁场，Pt为旋转磁场的极数，Ps为悬浮磁场的极数，且满足Ps＝Pt+2或Ps＝Pt
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2；每个定子齿上的线圈所通入的旋转电流为第一余弦电流或第一正弦电流，多个定子齿上的线圈所通入的第一余弦电流或第一正弦电流的相位依次相差360Mt/(2N+2)度；每个定子齿上的线圈所通入的悬浮电流为第二余弦电流或第二正弦电流，多个定子齿上的线圈所通入的第二余弦电流或第二正弦电流的相位依次相差360Ms/(2N+2)度，所述转子在空间上旋转一周，所述第一余弦电流或第一正弦电流完成Mt个完整周期变化，所述第二余弦电流或第二正弦电流完成Ms个完整周期变化，其中，Pt＝2Mt，Ps＝2Ms。
[0014]例如，在Ps＝Pt+2的情形下，所述旋转磁场的旋转速度大于所述悬浮磁场的旋转速度；在Ps＝Pt
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2的情形下，所述旋转磁场的旋转速度小于所述悬浮磁场的旋转速度。
[0015]例如，在Ps＝Pt+2的情形下，所述旋转磁场的旋转速度与所述悬浮磁场的旋转速度之比为(Mt+1)/Mt；在Ps＝Pt
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2的情形下，所述旋转磁场的旋转速度与所述悬浮磁场的旋转速度之比为(Mt
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1)/Mt。
[0016]例如，根据本公开实施例的正反转磁悬浮无轴承电机还包括模式控制装置，该模式控制装置与所述主控装置连接并配本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种正反转磁悬浮无轴承电机，包括：定子，所述定子包括多个定子齿，每个定子齿上缠绕有线圈；转子，所述定子围绕所述转子设置或者所述转子围绕所述定子设置，所述转子具有基准部；位置获取装置，配置为获取所述转子的基准部相对于所述定子的角位置；旋转控制装置，配置为提供旋转控制指令；主控装置和功率放大装置，所述主控装置与所述位置获取装置、所述旋转控制装置和所述功率放大装置分别连接，所述功率放大装置还与所述线圈电连接以将用于控制所述转子旋转的旋转电流和用于控制所述转子悬浮的悬浮电流通入所述线圈，其中，所述主控装置、所述功率放大装置、所述定子和所述转子配置为：基于所述角位置和所述旋转控制指令，所述主控装置选择出基准线圈并通过所述功率放大装置控制自所述基准线圈开始所述多个定子齿上的线圈到达旋转电流峰值的顺序以及每个定子齿上的线圈的旋转电流通电方向，从而控制所述转子的旋转方向，在此过程中，所述旋转电流产生的旋转磁场旋转；所述主控装置、所述功率放大装置、所述定子和所述转子还配置为：所述主控装置通过所述功率放大装置控制所述多个定子齿上的线圈到达悬浮电流峰值的顺序以及每个定子齿上的线圈的悬浮电流通电方向，从而控制所述转子悬浮，在此过程中，所述悬浮电流产生的悬浮磁场旋转；并且所述旋转磁场的旋转方向与所述悬浮磁场的旋转方向相同，且所述旋转磁场的旋转速度不同于所述悬浮磁场的旋转速度。2.根据权利要求1所述的正反转磁悬浮无轴承电机，其中，所述转子为永磁转子并具有磁极，所述磁极为所述转子的基准部；所述基准线圈相对于所述定子的角位置与所述基准部相对于所述定子的角位置之间相差一角度。3.根据权利要求2所述的正反转磁悬浮无轴承电机，其中，所述旋转控制指令为顺时针旋转控制指令，在此情形下，在顺时针方向上所述基准线圈位于所述基准部的左侧，自所述基准线圈开始所述多个定子齿上的线圈在顺时针方向上依次到达旋转电流峰值并控制旋转电流通电方向以在顺时针方向上依次施加磁力至所述基准部，从而驱动所述转子顺时针旋转；或者，所述旋转控制指令为逆时针旋转控制指令，在此情形下，在逆时针方向上所述基准线圈位于所述基准部的右侧，自所述基准线圈开始所述多个定子齿上的线圈在逆时针方向上依次到达旋转电流峰值并控制旋转电流通电方向以在逆时针方向上依次施加磁力至所述基准部，从而驱动所述转子逆时针旋转。4.根据权利要求2所述的正反转磁悬浮无轴承电机，其中，所述基准线圈相对于所述定子的角位置与所述基准部相对于所述定子的角位置之间相差的角度为90度。5.根据权利要求1所述的正反转磁悬浮无轴承电机，其中，所述转子为导磁转子并包括朝向所述定子突出的多个突出部，所述多个突出部中的一个为所述转子的基准部；
所述基准线圈相对于所述定子的角位置与所述基准部相对于所述定子的角位置之间相差一角度。6.根据权利要求5所述的正反转磁悬浮无轴承电机，其中，所述旋转控制指令为顺时针旋转控制指令，在此情形下，在顺时针方向上所述基准线圈位于所述基准部的右侧，自所述基准线圈开始所述多个定子齿上的线圈在顺时针方向上依次到达旋转电流峰值并控制旋转电流通电方向以在顺时针方向上依次施加磁力至所述基准部，从而驱动所述转子顺时针旋转；或者，所述旋转控制指令为逆时针旋转控制指令，在此情形下，在逆时针方向上所述基准线圈位于所述基准部的左侧，自所述基准线圈开始所述多个定子齿上的线圈在逆时针方向上依次到达旋转电流峰值并控制旋转电流通电方向以在逆时针方向上依次施加磁力至所述基准部，从而驱动所述转子逆时针旋转。7.根据权利要求1
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6任一项所述的正反转磁悬浮无轴承电机，其中，所述位置获取装置包括霍尔传感器。8.根据权利要求1
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6任一项所述的正反转磁悬浮无轴承电机，其中，对于所述多个定子齿中的每一个，缠绕于其上的线圈仅为一个；所述功率放大装置为半桥功率拓扑电路并将叠加电流通入所述线圈，该叠加电流包括旋转电流分量以及悬浮电流分量，所述旋转电流分量用作所述旋转电流，所述悬浮电流分量用作所述悬浮电流。9.根据权利要求1
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6任一项所述的正反转磁悬浮无轴承电机，其中，对于所述多个定子齿中的每一个，缠绕于其上的线圈包括彼此绝缘的旋转线圈和悬浮线圈；所述功率放大装置包括第一功率放大电路和第二功率放大电路；所述第一功率放大电路与所述旋转线圈电连接，以将控制所述转子旋转的旋转电流通入...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹成科，尤志强，
申请(专利权)人：苏州苏磁智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：