专利名称：：一种能够主动控制转子振动的永磁同步电机的制作方法
技术领域：
：本发明涉及永磁同步电机，特别是能够主动控制转子振动的永磁同步电机。
背景技术：
：永磁同步电机除了作为一般的动力单元将电能转换为机械能外，在很多场合也是一个具有特殊功能的单元，如机床的电主轴，就是一种将电机的能量转换功能与输出端所具有的加工功能集成在一起的功能部件。在这些多功能部件中，转子的振动会严重影响系统的功能，因此对这些部件上电机转子的振动提出了十分严格的要求。永磁同步电机转子的振动有多个因素，主要是由转子的质量不平衡产生的机械激振力和永磁同步电机气隙中的磁场产生的电磁激振力引起。转子的质量不平衡是由于转子结构不对称、材料不均匀、加工工艺等原因引起，使永磁同步电机转子的重心与电机的几何中心不重合，转子在旋转时产生的不平衡激励力，从而引起转子中心惯性轴线与回转轴线不重合，产生振动。任何转子都存在一定的质量不平衡，虽然通过对转子进行动平衡，可以减小转子的不平衡水平，但是无法完全消除转子的质量不平衡的影响。永磁同步电机气隙磁场产生的电磁激振力是由永磁同步电机气隙中非对称的磁场所产生。永磁同步电机气隙中非对称的磁场一方面是由永磁同步电机定子电流中的谐波分量引起，另一方面是由于永磁同步电机转子或定子结构的非对称引起。永磁同步电机气隙磁场所产生的电磁激励力对转子施加额外的磁激励，引起永磁同步电机转子的振动。目前，为了减小永磁同步电机振动通常采用减小气隙磁场的谐波、高速动平衡、优化永磁同步电机转子及定子结构、采用高精度和性能的轴承等，以降低永磁同步电机转子上的激励力、使永磁同步电机的工作转速运离转子系统的临界转速、增加永磁同步电机转子结构的阻尼能力,以达到降低永磁同步电机转子振动的目的。但是目前的方法，除采用主动控制轴承结构外，对永磁同步电机转子振动的控制效果十分有限。为了对永磁同步电机转子的振动进行主动振动控制，必须在永磁同步电机上添加必要的执行装置，如采用主动轴承结构，以对永磁同步电机转子系统的动力学特性进行在线调节和控制。主动轴承结构虽然能够实现对永磁同步电机转子振动的主动控制，但是由于它对传统永磁同步电机的轴承结构进行了改动，其可靠性问题尚未得到应有的证实。如果能够不改动传统永磁同步电机轴承及定转子的基本结构，而在永磁同步电机的本体结构上设计出一套能够按照要求产生一定控制力的装置，那么就能够方便地实现对永磁同步电机转子振动的控制。
发明内容本发明的目的是提供一种能够对电机转子的振动进行主动控制的永磁同步电机。本发明的能够主动控制转子振动的永磁同步电机，包括转子，定子和轴承，定子铁芯上装有两套独立绕组，一套是产生电磁转矩的转矩绕组，另一套是产生控制力的控制绕组，两套绕组的极对数P相差1。本发明中，所说的永磁同步电机可以是单相、二相、三相或多相电机。所的的转子是表面式、内置式或爪极式结构。所的的轴承可以是滚动轴承或滑动轴承或磁轴承。本发明在传统的具有转矩绕组的永磁同步电机定子铁芯上，加上一套控制绕组，两套绕组独立工作，转矩绕组产生使电机旋转的电磁转矩，控制绕组产生能够对转子的振动进行主动控制的控制力，通过控制绕组产生的控制力，对永磁同步电机转子的振动进行主动控制和补偿。本发明的有益效果在于1)本发明根据转子振动的情况通过控制控制绕组，就可以产生足够的控制力对永磁同步电机转子的振动进行在线实时控制，实施方便；2)控制绕组可以工作，也可以不工作，在控制绕组不工作的条件下，不会对原来电机的特性产生影响。3)采用本发明可有效地减小永磁同步电机转子的振动和噪声，提高永磁同步电机转子的工作精度，延长轴承的使用寿命，提高永磁同步电机的运行性能。图1是本发明的永磁同步电机定子铁芯两套绕组的一种具体实例示意图；图2是转子静止时控制绕组产生X方向控制力的原理图；图3是转子旋转时控制绕组产生X方向控制力的原理图。具体实施例方式以下结合附图对本发明作进一步描述。以图1所示三相永磁同步电机为例，A相定子铁芯8个槽内安装有两套独立的绕组，一套是2对极的转矩绕组N1，另一套是1对极的控制绕组N2，转矩绕组分布排列安装于定子凸极的下层，产生使电机旋转的电磁转矩，控制绕组分布排列安装于定子凸极的上层，产生对转子的振动进行主动控制的控制力。或者也可以是下层安装控制绕组，上层安装转矩绕组。A相转矩绕组和控制绕组具体分布如表1所示，B相和C相分布与A相类似。表l转矩绕组和控制绕组在槽中的分布<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表中+八表示八相转矩绕组的首端，-A表示A相转矩绕组的末端；+八0表示A相控制绕组的首端，-Ac表示A相控制绕组的末端。当转子静止时控制绕组产生X方向控制力的原理参见图2，为了方便叙述，按照转子上永磁体的分布将气隙划分成8个区域，转子四个永磁体所对应的气隙分别为区域l，区域3，区域5和区域7，相邻永磁体之间所对应的气隙分别为区域2，区域4，区域6和区域8，图3类似。如果只有转矩控制绕组通入电流/,，区域1和区域5内的气隙磁密相同，那么转子受到的麦克斯韦合力为零。当控制绕组通入电流/2后，由于区域l内的磁链^，平2方向相同，合成磁密增加；而区域5内的4V甲2方向相反，合成磁密减少，此时，转子受到向左的麦克斯韦合力作用。当控制绕组通入电流/2反向时，由于区域5内的磁链甲,，甲2方向相同，合成磁密增加；而区域1内的4V中2方向相反，合成磁密减少，此时，转子受到向右的麦克斯韦合力作用。所以，可以通过改变控制绕组中的电流方向和大小来产生需要的控制力。Y方向的控制力可以用同样原理产生。当转子旋转时控制绕组产生X方向控制力的原理参见图3，图3中，如果只有转矩控制绕组通入电流^，区域2、8、4、6内的气隙磁密相同，那么转子受到的麦克斯韦合力为零。当控制绕组通入电流^后，由于区域2、8内的磁链A，^方向相同，合成磁密增加；而区域4、6内的T"^方向相反，合成磁密减少，此时，转子受到向左的麦克斯韦合力作用。当控制绕组通入电流A反向时，由于区域4、6内的磁链^，A方向相同，合成磁密增加；而区域2、8内的^，^方向相反，合成磁密减少，此时，转子受到向右的麦克斯韦合力作用。所以，可以通过改变控制绕组中的电流方向和大小来产生需要的控制力。Y方向的控制力可以用同样原理产生。权利要求1.一种能够主动控制转子振动的永磁同步电机，包括转子，定子和轴承，其特征在于定子铁芯上安装有两套独立绕组，一套是产生电磁转矩的转矩绕组，另一套是产生控制力的控制绕组，两套绕组的极对数P相差1。2、根据权利要求l所述的能够主动控制转子振动的永磁同步电机，其特征在于永磁同步电机是单相、二相、三相或多相电机。3、根据权利要求l所述的能够主动控制转子振动的永磁同步电机，其特征在于所述的转子是表面式、内置式或爪极式结构。4、根据权利要求l所述的能够主动控制转子振动的永磁同步电机，其特征在于所述的轴承是滚动轴承或滑动轴承或磁轴承。全文摘要本发明公开的能够主动控制转子振动的永磁同步电机，包括转子，定子和轴承，定子铁芯上安装有两套独立绕组，一套是产生电磁转矩的转矩绕组，另一套是产生控制力的控制绕组，两套绕组的极对数P相差1。该电机根据转子振动的情况通过控制控制绕组，就可以产生足够的控制力对永磁同步电机转子的振动进行在线实时控制，实施方便；采用本发明可有效地减小永磁同步电机转子的振动和噪声，提高永磁同步电机转子的工作精度，延长轴承的使用寿命，提高永磁同步电机的运行性能。文档编号H02K21/02GK101546946SQ20091009817公开日2009年9月30日申请日期2009年5月5日优先权日2009年5月5日发明者丹周,祝长生申请人:浙江大学