[发明专利]一种单定子励磁的盘式全自由度无轴承电机及其控制方法

权利要求书

1.一种盘式全自由度无轴承电机，其特征在于，包括：

沿转轴(7)轴向依次分布的第一定子铁芯(1)、电机绕组(2)、第一永磁体模块(3)和转子铁芯(4)；其中，电机绕组(2)绕制于第一定子铁芯(1)上；第一永磁体模块(3)中永磁体南北极交替排布，表贴于转子铁芯靠近第一定子铁芯侧圆环面上；

电机绕组(2)中通入不同绕组电流成分分别产生N-1对极、N对极与N+1对极三种电枢磁场；N为转子永磁磁场极对数；

电机绕组为两组悬浮绕组与一组转矩绕组的分离结构，或为通入两种悬浮电流分量和一种转矩电流分量的集成绕组结构；电机绕组为分离结构时，转矩绕组电流产生与转子永磁磁场相同极对数的电枢磁场，两组悬浮绕组电流分别产生比转子永磁磁场多一对极与少一对极的电枢磁场；

电机绕组为集成绕组结构时，转矩电流分量产生与转子永磁磁场相同极对数的电枢磁场，两种悬浮电流分量分别产生比转子永磁磁场多一对极与少一对极的电枢磁场。

2.根据权利要求1所述的一种盘式全自由度无轴承电机，其特征在于，所述无轴承电机还包括第二定子铁芯(6)；所述第二定子铁芯(6)分布于转子铁芯远离第一定子铁芯侧，用于平衡转子轴向吸力。

3.根据权利要求2所述的一种盘式全自由度无轴承电机，其特征在于，所述无轴承电机还包括第二永磁体模块(5)；所述第二永磁体模块(5)中永磁体南北极交替排布，表贴于转子铁芯(4)远离第一定子铁芯侧圆环面上。

4.根据权利要求3所述的一种盘式全自由度无轴承电机，其特征在于，第二定子铁芯和第二永磁体模块相对位置，与第一定子铁芯和第一永磁体模块相对位置一致。

5.一种基于权利要求1-4任一项所述盘式全自由度无轴承电机的控制方法，其特征在于，包括：

01.使电机绕组中电流分布产生N-1对极与N+1对极的悬浮电枢磁场；

若两悬浮电枢磁场均由对应的同相直轴悬浮电流产生，通过调整N-1对极直轴悬浮电流与N+1对极直轴悬浮电流大小，使全自由度无轴承电机产生沿径向x方向悬浮力；两悬浮电枢磁场指N-1对极与N+1对极的悬浮电枢磁场；

若两悬浮电枢磁场均由对应的同相交轴悬浮电流产生，通过调整N-1对极交轴悬浮电流与N+1对极交轴悬浮电流大小，使全自由度无轴承电机产生沿径向y方向悬浮力；

若两悬浮电枢磁场均由对应的反相直轴悬浮电流产生时，通过调整N-1对极直轴悬浮电流与N+1对极直轴悬浮电流大小，使全自由度无轴承电机产生绕径向y方向回复力矩；

若两悬浮电枢磁场均由对应的反相交轴悬浮电流产生时，通过调整N-1对极交轴悬浮电流与N+1对极交轴悬浮电流大小，使全自由度无轴承电机产生绕径向x方向回复力矩；

02.控制电机绕组中电流分布产生N对极转矩电枢磁场；

当定子铁芯通入交轴电流时，全自由度无轴承电机产生绕z轴的转矩输出；

当定子铁芯通入直轴电流时，全自由度无轴承电机产生沿z轴的悬浮力。