[发明专利]一种无轴承永磁同步电机系统

说明书

本发明公开一种无轴承永磁同步电机系统，通过采集距离传感器的数据，利用控制板计算转子的偏心量，进而计算永磁同步电机所需要的悬浮电流的幅值和相位，以及转矩电流的幅值和相位，并根据绕组形式将每相所需的转矩电流和悬浮电流合成一个电流，因此整套系统仅需要一套驱动板，使得整套系统的成本、结构复杂度和控制复杂度降低，由于使用了合成电流替代转矩电流和悬浮电流，因此无需改变永磁同步电机的绕组形式，与无需加入额外的绕组，这使得整套系统结构简单、通用性强。

技术领域

本发明涉及同步电机领域，特别是涉及一种无轴承永磁同步电机系统。

背景技术

随着经济和科技发展，在现代工业生产中，高速电机的应用范围越来越广，各领域对高速电机的性能提出了越来越高的要求。

要实现电机的高速、超高速运行，首先要解决高速运行时电机转轴的支持问题。由于机械轴承在高速运转时发热严重，不仅降低了电机的工作效率，而且缩短了轴承的使用寿命，增加了轴承及电机的维修费用；另外普通机械轴承需要润滑及维护等，从而导致普通机械轴承无法满足高速及超高速电机的运行要求。

而后出现的电磁轴承，在一定程度上解决了高速及超高速永磁同步电机的轴承问题。但其仍有以下几个方面的不足和缺点：

(1)转矩磁路与悬浮磁路分离，导致电磁轴承体积大、成本高；

(2)使用了电磁轴承的高速电机轴向长度较大，使得永磁同步电机的功率和临界转速都难以大幅度提高；

(3)磁悬浮能耗较大，控制装置复杂。

近些年来，学界又提出了一种将悬浮磁路与转矩磁路合二为一的无轴承永磁同步电机。这种电机将悬浮绕组叠加在转矩绕组(即定子绕组)上，通过分别控制两套绕组，实现电机的无轴承运行。

但是这种无轴承永磁同步电机依然有以下几个方面的不足：电机内部采用两套绕组，需要两套三相逆变器控制，控制系统复杂、可靠性降低。

发明内容

本发明的目的是提供一种无轴承永磁同步电机，达到控制系统简单、可靠性高的技术效果。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种无轴承永磁同步电机系统，所述系统包括永磁同步电机、距离传感器、控制板和驱动板，两个所述距离传感器设置于所述永磁同步电机的端盖上，用于获取所述永磁同步电机转子的偏心量，并将所述偏心量传输至所述控制板，所述控制板计算所述驱动板输出电流的幅值和相位，所述驱动板输出用于控制所述永磁同步电机的转动电流或悬浮电流，用于控制所述永磁同步电机转动或者悬浮。

可选的，所述输出电流的幅值包括所述永磁同步电机转矩电流的幅值和所述永磁同步电机悬浮电流的幅值，所述输出电流的相位包括所述永磁同步电机转矩电流的相位和所述永磁同步电机悬浮电流的相位。

可选的，所述系统还包括保护盒，所述控制板和所述驱动板设置于所述保护盒内部，用于保护所述控制板和所述驱动板。

可选的，两个所述距离传感器之间的角度在45度和135度之间。

可选的，所述控制板为基于DSP芯片的控制板。

可选的，所述控制板获取两个所述距离传感器的数据，计算所述永磁同步电机转子的偏心量，进而计算所述悬浮电流的幅值和相位和所述转矩电流的幅值和相位。

可选的，根据所述悬浮电流的幅值和相位和所述转矩电流的幅值和相位，计算所述永磁同步电机的所述悬浮电流和所述转矩电流的合成电流，以及所述永磁同步电机的相电流。

可选的，所述驱动板包括三相整流电路和三相逆变电路，所述三相整流电路用于将三相电流整流为直流电流，所述三相逆变电路的IGBT通过接收所述驱动板的所述相电流信号，将所述直流电流逆变为三相电流。