与相之间的物理隔离，实现了相与相间的电隔离、热隔离以及 磁路解耦，具有很好的容错性能，使其在对可靠性要求比较高的汽车悬架系统等领域中具 有很好的应用前景。通过减小电机容错齿齿宽，能够增大槽面积，从而既提高容错性能，又 提升空间利用率以及提高效率。另外，集中绕组方式和永磁体内嵌放置方式相结合使电机 结构非常紧凑，安装牢固，电机体积减小，功率密度增大，推力密度提高。容错齿和内嵌式永 磁体相结合，解决了容错直线电机推力小的问题。在电枢齿和容错齿上设置调制齿，且将调 制齿和内嵌式永磁体结合使得电机低速时的推力密度进一步提升。
[0022] 3、电机次级采用混合磁材料，用一部分铁氧体代替一部分稀土永磁体，构成四种 不同的混合磁材料结构，一方面大大减少了稀土永磁体的使用量，降低了电机的成本，另一 方面由于永磁体磁能积降低大大减小了电机的涡流损耗，使得电机的效率提高。永磁体采 用轴向交替磁化方式，且和导磁材料交替安装在次级上，永磁体圆筒壁厚小于导磁材料圆 筒壁厚，永磁体圆筒内径大于导磁材料圆筒内径，永磁体圆筒外径小于导磁材料圆筒外径， 且永磁体圆筒和导磁材料圆筒同轴安装，大大降低了相邻N极和S极永磁体之间的漏磁磁 通，提高了永磁材料的利用率。永磁体嵌入式结构、混合磁材料和永磁体圆筒与导磁材料圆 筒之间的尺寸关系及安装方式相结合使直线电机的漏磁大大减小，降低了涡流损耗，提高 了永磁材料的利用率，降低了电机制造成本，提升了电机效率，减小了电机体积，增加了推 力密度。混合磁材料内嵌式结构、永磁体圆筒与导磁材料圆筒之间的尺寸关系及同轴安装 方式与容错相结合使得直线电机具有低成本、高效率、高容错性能、高可靠性、高推力密度 及宽调速范围。
[0023] 4、本发明在保证电机某一相短路故障前后电机输出推力相等的前提下，不但能 有效抑制电机推力波动，而且更为关键的是能使电机容错运行情况下的动态性能、电流跟 随性能和正常状态下的性能一致，并且无需复杂的计算，电压源逆变器开关频率恒定、噪声 低、CPU开销小；任何一相短路故障时，自然坐标系只需逆时针旋转一定角度，就能使电机 容错运行，算法具有一定的通用性。
[0024] 5、采用本发明短路容错矢量控制策略后，该类电机在A相短路故障情况下，容错 运行时，其动态性能、稳态性能和电机正常状态下一样，且输出推力几乎没有波动，在电机 系统允许的最大电流极限值以下，电磁推力和故障前保持一致，实现了无扰容错运行。
[0025] 6、由本发明中的剩余非故障相电流矢量推导出的推广克拉克变换矩阵及其逆变 换矩阵以及定义的帕克变换矩阵和其逆矩阵不但能在短路故障状态下将剩余非故障相的 电压、电流、电阻、电感按等幅值变换到同步旋转坐标系上，同时能将同步旋转坐标系上的 这些变量变换到剩余非故障相所在的自然坐标系上；而且能将零序空间的变量提取出来， 用于控制，能降低电机损耗，抑制推力脉动。采用剩余非故障相反电势矢量推导出的推广克 拉克变换矩阵及其逆变换矩阵以及定义的帕克变换矩阵和其逆矩阵只能在短路故障状态 下将剩余非故障相的电压、电流、电阻、电感按等幅值变换到同步旋转坐标系上，和将同步 旋转坐标系上的这些变量变换到剩余非故障相所在的自然坐标系上，无法通过变换求得零 序空间的变量。本发明中在短路相电流和非故障相的短路补偿电流的磁动势和为零的基础 上，采用短路补偿电流幅值相等或者铜耗最小原则，求取的短路补偿电流结果一致，使得电 机每相铜耗相等，发热相等，且铜耗最小，每相发热均衡，提高了电机的可靠性。短路补偿电 流和推广克拉克变换矩阵相结合，降低了 CPU开销。
[0026] 7、推广克拉克变换矩阵和帕克变换矩阵相结合实现了故障状态下剩余非故障相 构成的自然坐标系到同步旋转坐标系的变换，为电机故障状态下的容错矢量控制创造了前 提条件，另一方面在故障状态下实现了对零序空间自由度的控制，减小了电机铜耗和铁耗， 提高了电机效率，抑制了由于零序空间电流导致的电机推力波动和损耗。短路补偿电流的 提取、短路补偿电压的前馈、推广克拉克变换矩阵、帕克变换矩阵以及零序电压谐波注入的 CPffM调制相结合使得电机相短路故障状态下的推力和磁链实现了解親，实现了短路故障状 态下在同步旋转坐标系上对电机推力和磁链的解耦控制，提高了逆变器母线电压利用率， 同时减小了容错矢量控制算法的复杂性，因此实现了电机容错运行，且提高了电机短路故 障状态下的电流跟随性能、电机动态性能、稳态性能，使电机动态性能、稳态性能和电机故 障前的性能一致。短路容错矢量控制策略、零序电压谐波注入的CPffM调制与五相内嵌式混 合磁材料圆筒直线电机相结合，大大提高了该电机在相短路故障状态下的容错性能、动态 性能和稳态性能，提升了电机上限速度，节省了 CPU开销，降低了噪声，降低了电磁兼容设 计难度，使得该电机在相短路故障状态下控制精度高，电流跟随性能好，电机效率高、输出 推力响应速度快且推力脉动和故障前一样小，电机系统电磁兼容设计难度降低，更适合应 用于电磁主动悬架等对电机动态性能、稳定性能、控制精度、可靠性、容错性、电磁兼容等要 求高的场合。
[0027] 8、本发明能够有效克服传统电流滞环导致的逆变器开关频率杂乱、电机故障后电 机响应速度下降、电流跟随性差、噪声严重、电磁兼容设计难度大的缺点；尤其在电机相短 路故障状态下，容错矢量控制过程中电流能够精确跟随、稳态性能和动态性能较电流滞环 控制好，实现了电机系统的在短路故障状态下的高容错性以及高动态性能。
【附图说明】
[0028] 图1为本发明实施例五相内嵌式混合磁材料容错圆筒直线电机的结构示意图；
[0029] 图2为本发明的五相内嵌式混合磁材料容错平板直线电机的实施例示意图一；
[0030] 图3为本发明的五相内嵌式混合磁材料容错平板直线电机的实施例示意图二；
[0031] 图4为本发明实施例五相内嵌式混合磁材料容错圆筒直线电机的绕组接线示意 图；
[0032] 图5为本发明实施例四种不同结构的混合磁材料永磁体方案图；
[0033] 图6为本发明实施例四种不同结构的混合磁材料永磁体以及在容错齿和电枢齿 上设调制齿方案图；
[0034] 图7为本发明实施例和与之对应的全稀土永磁体（汝铁硼）容错圆筒直线电机的 反电动势波形图；
[0035] 图8为本发明实施例五相内嵌式混合磁材料容错圆筒直线电机B相电枢反应磁场 分布图；
[0036] 图9为本发明实施例五相内嵌式混合磁材料容错圆筒直线电机B相电感波形图；
[0037] 图10为本发明实施例五相内嵌式混合磁材料容错圆筒直线电机基于零序电压谐 波注入的CPffM矢量控制策略原理图；
[0038] 图11为本发明实施例五相内嵌式混合磁材料容错圆筒直线电机短路容错矢量控 制策略原理图一；
[0039] 图12为本发明实施例五相内嵌式混合磁材料容错圆筒直线电机短路容错矢量控 制策略原理图二；
[0040] 图13为本发明实施例A相短路故障时电机无容错运行时的相电流波形；
[0041] 图14为本发明实施例A相短路故障时电机无容错运行时的推力波形；
[0042] 图15为本发明实施例A相短路故障时使用本发明短路容错矢量控制策略容错运 行时的相电流波形；
[0043] 图16为本发明实施例A相短路故障时使用本发明短路容错矢量控制策略容错运 行时的推力波形；
[0044] 图17为本发明实施例五相内嵌式混合磁材料容错圆筒直线电机无故障运行过程 中推力指令阶跃时其输出推力响应图；
[0045] 图18为本发明实施例五相内嵌式混合磁材料容错圆筒直线电机A相短路容错运 行过程中推力指令阶跃时其输出推力响应图；
[0046] 图19为本发明实施例使用本发明短路容错矢量控制策略的五相内嵌式混合磁材 料容错圆筒直线电机在A相短路故障恢复后B相发生短路故障后电机容错运行时的相电流 波形。
[0047] 图20为本发明实施例使用本发明短路容错矢量控制策略的五相内嵌式混合磁材 料容错圆筒直线电机在A相短路故障恢复后B相发生短路故障后电机容错运行时推力波 形。
[0048] 图中：1.初级；2.次级；3.电枢齿；4.容错齿；5.线圈绕组；6.稀土永磁体；7.铁 氧体；8.导磁材料；9.调制齿。
【具体实施方式】
[0049] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述。
[0050] 为了能够更加简单明了地说明本发明的内嵌式混合磁材料容错圆筒直线电机的 结构特点和有益效果，下面结合一个具体的五相内嵌式混合磁材料容错圆筒直线电机来进 行详细的表述。
[0051] 为了更清楚的说明本发明，将本发明内嵌式混合磁材料容错圆筒直线电机的极槽 配比具体化，根据上述提出的公式，选择m = 5,即为五相电机，则电机电枢齿3和容错齿4 的个数均为2*m = 10个，且Ns= 20,极对数p = 9。电枢齿3齿宽W at和容错齿4齿宽W ft 等宽，在考虑适量扩大槽面积的情况下，可适当减小容错齿的大小，即Wat多Wft;该实施例取 Wat = W ft，即电枢齿和容错齿齿宽相等；取永磁体轴向宽度Wpni与次级齿宽W st的比值为W ΡΠ1/ Wst=