五自由度盘式无轴承电机运行机理与优化准则研究

作者：裴同豪; 李大伟^*; 刘嘉韵; 孔武斌; 曲荣海

来源：中国电机工程学报, 2022, 42(20): 7588-7599.

DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.211748

• 盘式无轴承电机
• 五自由度
• 通用准则
• 机理分析

五自由度盘式无轴承电机(five degrees of freedom controlled bearingless axial flux motor,5-DOF BLAM)因其可以依靠电磁力实现转子全自由度的主动悬浮，且具有无摩擦、无污染、免维护、寿命长等优点，在医药、半导体、航空航天等领域有潜在的应用前景，受到研究人员的广泛关注。根据转子所带负载的不同，5-DOF BLAM各自由度对主动悬浮力、力矩的要求也不同。因此，优化5-DOF BLAM使其能够在最小的悬浮电流下满足转子负载对各自由度主动悬浮力、力矩的需求是5-DOF BLAM设计中的重要环节。该文对任意转子极对数下5-DOF BLAM各自由度的悬浮机理进行分析，并根据分析结果给出3条5-DOF BLAM通用的控制与设计准则。然后，基于所得通用准则设计一款转子7对极的5-DOF BLAM，并对其进行有限元分析。分析结果证明了前两条通用准则的正确性。同时，仿真分析不同定转子内外径与裂比下，5-DOF BLAM各自由度主动悬浮力、力矩的变化规律，证实了第3条通用准则的正确性。最后，基于样机与实验平台测试了该文设计的5-DOF BLAM的悬浮过程。实验结果表明，该文设计的5-DOF BLAM能够根据通用准则实现各自由度独立解耦控制，5-DOF BLAM转子能够实现五自由度稳定悬浮。

• 单位
  华中科技大学; 电子工程学院