无轴承异步电机互感系数的测算方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及交流电机驱动与控制技术领域，尤其是关于一种具有较强应用前景的 无轴承异步电机互感系数的测算方法，适用于具有不同磁极对数的无轴承异步电机转矩绕 组与磁悬浮控制绕组之间的互电感系数随转子径向位移变化规律的分析或其间互电感系 数的实验测算。
【背景技术】
[0002] 无轴承电机是近年来发展起来的适合于高速运转的新型电机，在航空航天、物料 密封传输、先进制造等领域具有广泛的应用前景。当无轴承异步电机的转子发生径向偏心 时，其转矩绕组与悬浮控制绕组之间将发生互感耦合；在一定的径向位移范围内，两套绕组 之间的互电感量与转子的径向位移近似成正比关系，其间存在一个决定于电机结构的互感 系数M。研究表明：无轴承异步电机的可控径向磁悬浮力可表示为两套绕组的互感系数M、 转矩系统合成定转子激磁电流、磁悬浮绕组控制电流的乘积。可见，两套绕组之间的互感 系数M，是反映无轴承异步电机磁悬浮力能大小的一个重要系数。同时，具有不同磁极对数 的两套绕组之间的互感系数模型，是无轴承异步电机无径向位移传感器控制技术的理论基 础。
[0003] 现有技术对单套多相同磁极对数交流电机绕组，各相的自电感系数、相间的互电 感系数测量方法已有研究。但关于无轴承异步电机中具有不同磁极对数的转矩绕组与磁 悬浮控制绕组之间的互感系数M计算模型的实验测算方法，一直未见适用的设计被发展完 成，是当前业界急需改进的目标。
【发明内容】
[0004] 本发明的主要目的在于，提供一种新的无轴承异步电机互感系数的测算方法，以 克服现有的无轴承异步电机的互感系数测算方法存在的问题，使其可用于实验测算具有不 同磁极对数的无轴承异步电机两套绕组之间的互感系数，以验证互感系数解析模型的准确 性，为测算具有不同磁极对数的特种电机互感系数提供理论基础和技术依据，非常简便实 用。
[0005] 本发明具体是采用以下技术方案及技术措施来实现的。
[0006] 本发明提供一种无轴承异步电机互感系数的测算方法，设定a 0坐标系为机械 空间内的静止坐标系，坐标原点设在定子中心线上，设该无轴承异步电机的两相四极电机 的转矩绕组为iV a、;Vb,两相二极磁悬浮控制绕组为;并且使a相转矩绕组』\^与a相 磁悬浮控制绕组的轴线与a向坐标轴的轴线重合，0相磁悬浮控制绕组的轴线与运 向坐标轴的轴线重合，b相转矩绕组巧,的轴线与向坐标轴的轴线成45°角；发生偏心 位移后的转子中心坐标为（a、0 );所述测算方法包括如下步骤： (1)、在保持3=0的条件下，按一定步长调整转子的径向偏心位移a量； (2) 、给a相二极磁悬浮控制绕组A^.注入角频率为_的激磁电流la，以分别产生沿a 轴向的单相二极脉振磁势； (3) 、测定a相四极转矩绕组的感应电势值￡an ; (4) 、给0相二极磁悬浮控制绕组％?注入角频率为_的激磁电流以分别产生沿3 轴向的单相二极脉振磁势； (5) 、测定b相四极转矩绕组&的感应电势值化&若第一组数据未测量完毕,重返第 (1)步，否则进入第（6)步； (6) 、在保持a =0的条件下，按一定步长调整转子的径向偏心位移3量； (7) 、给a相二极磁悬浮控制绕组A〗,注入角频率为f/J的激磁电流/"，以分别产生沿a 轴向的单相二极脉振磁势； (8) 、测定b相四极转矩绕组的感应电势值4f,; (9) 、给0相二极磁悬浮控制绕组注入角频率为_的激磁电流％，以分别产生沿爲轴 向的单相二极脉振磁势； (10) 、测定a相四极转矩绕组的感应电势值I『冲，若第二组数据未测量完毕，重返第（6) 步，否则进入第（11)步； (11) 、由上述、￡_ 及/" J/i、①，代入下式：
【主权项】
1. 一种无轴承异步电机互感系数的测算方法，其特征在于，设定α β坐标系为机械空 间内的静止坐标系，坐标原点设在定子中心线上，设该无轴承异步电机的两相四极电机的 转矩绕组为iY a、~6,两相二极磁悬浮控制绕组为并且使a相转矩绕组,％与α相 磁悬浮控制绕组#,的轴线与α向坐标轴的轴线重合，β相磁悬浮控制绕组M p的轴线与β 向坐标轴的轴线重合，b相转矩绕组％,的轴线与β向坐标轴的轴线成45°角；发生偏心 位移后的转子中心坐标为（α、β );所述测算方法包括如下步骤： (1) 、在保持β =O的条件下，按一定步长调整转子的径向偏心位移α量； (2) 、给α相二极磁悬浮控制绕组凡,注入角频率为_的激磁电流以分别产生沿α 轴向的单相二极脉振磁势； (3) 、测定a相四极转矩绕组的感应电势值Em ; (4) 、给β相二极磁悬浮控制绕组^%注入角频率为0的激磁电流1#，以分别产生沿β 轴向的单相二极脉振磁势； (5) 、测定b相四极转矩绕组1?的感应电势值&卩,若第一组数据未测量完毕，重返第 (1)步，否则进入第（6)步； (6) 、在保持α=0的条件下，按一定步长调整转子的径向偏心位移β量； (7) 、给α相二极磁悬浮控制绕组注入角频率为ω的激磁电流/"，以分别产生沿α 轴向的单相二极脉振磁势； (8) 、测定b相四极转矩绕组的感应电势值; (9) 、给β相二极磁悬浮控制绕组注入角频率为ω的激磁电流％，以分别产生沿β轴 向的单相二极脉振磁势； (10) 、测定a相四极转矩绕组的感应电势值若第二组数据未测量完毕，重返第（6) 步，否则进入第（11)步； (Ii )、由上述￡^、￡?ιΛ及/"、心、?，代入下式：
得到当α、β分别取不同偏心位移值时，两套绕组之间四个耦合互感量 、A+W并绘制出各互感量随径向位移的变化曲线； (12)、将该四个耦合互感量对径向位移求偏导，得到四个互感系数测算值，取该四个互 感系数测算值的平均值，即是具有不同磁极对数的转矩绕组与悬浮控制绕组之间的互感系 数值M。
2. 根据权利要求1所述的一种无轴承异步电机互感系数的测算方法，其特征在于，步 骤（12)中所述四个互感系数测算值是由如下公式得到的：
【专利摘要】本发明提出一种无轴承异步电机互感系数的测算方法，测算具有不同磁极对数的转矩绕组与悬浮控制绕组间的互感系数值，设定αβ坐标系为静止坐标系，令β=0,调整转子的径向偏心位移α量,分别测定a、b相四极转矩绕组的感应电势值和，令α=0，调整转子的径向偏心位移β量，分别测定b、a相四极转矩绕组的感应电势值和，计算两套绕组间四个耦合互感量，并绘制各互感量随径向位移的变化曲线，将该四个耦合互感量对径向位移求偏导并求平均即得互感系数值。本发明测算提取两套绕组间实际互感系数的方法简便实用，可验证互感系数模型的准确性，为测算具有不同磁极对数的特种电机互感系数及无径向位移传感器控制技术提供基础。
【IPC分类】H02P23-14, H02P25-02
【公开号】CN104660144
【申请号】CN201510104158
【发明人】卜文绍, 乔岩茹, 吴贵芳, 徐兴元, 李自愿, 何方舟, 程相辉, 张海涛, 李晓强, 牛新闻, 叶宇程, 肖隽亚
【申请人】河南科技大学
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2015年3月11日