一种调节永磁盘式电机轴向力的控制方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及电机控制技术领域，尤其涉及一种永磁盘式电机轴向力的控制方法。
【背景技术】
[0002] 螺旋桨、风机、水泵等需要电机驱动的旋转机械负载在运行时，会产生随转速变化 的巨大的轴向推力，为了阻止轴向位移，必须通过推力轴承来抵消轴向推力，长时间运行会 导致推力轴承的快速磨损；当这部分力很大的时候，需要增加推力面，不但增加了系统的摩 擦损耗，还需要一套润滑系统。
[0003] 现有技术中，有通过轴向磁悬浮轴承来抵消轴向推力，这往往需要额外增加一套 轴承装置，不但增加了成本，而且增加了轴向的尺寸。
[0004] 另外有通过永磁体产生的吸力来抵消轴向推力，但这种吸力不可调节，当风机、水 泵等负载转速变化的时候，轴向推力变化，无法动态的抵消这部分推力，仅仅可以在一个很 小的范围内平衡轴向力，而且该方法依然需要增加一套装置。
【发明内容】
[0005] 为了解决需要电机驱动的旋转机械在运行时为了抵消轴向推力出现的上述问题， 本发明提供了一种调节永磁盘式电机轴向力的控制方法。
[0006] 本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种调节永磁盘式电机轴向力的 控制方法，永磁盘式电机包括定子2、转子3、轴1、变频器7,其中定子2上嵌有绕组4,绕组 4与变频器7的输出连接，转子3上贴有永磁体5,转子3与轴1连接，在接到轴向力/^ ut、转 矩辨P转速指令时，变频器7获得转子3的位置信号，计算出需要施加的电流幅值A相位 A和频率/，然后将电流施加到绕组4中，产生要求的旋转定子磁场，与转子3上的永磁体 5相互作用，产生要求的轴向力和转矩7；要求轴向力/^in与实际轴向力Kut大小相同，方 向相反，具体方法如下： 根据电机学原理，A相，B相和C相绕组所通电流分别为JA、JB和
【主权项】
1. 一种调节永磁盘式电机轴向力的控制方法，其特征在于：永磁盘式电机包括定子 (2)、转子（3)、轴（1)、变频器（7)，其中定子（2)上嵌有绕组（4)，绕组（4)与变频器（7)的输 出连接，转子（3 )上贴有永磁体（5 )，转子（3 )与轴（1)连接，在接到轴向力（4)、转矩（D和 转速（指令时，变频器（7 )获得转子（3 )的位置信号，计算出需要施加的电流幅值（J)、相 位（A)和频率（/)，然后将电流施加到绕组（4)中，产生要求的旋转定子磁场，与转子（3) 上的永磁体（5)相互作用，产生要求的轴向力（/^)和转矩（7V，要求轴向力（/^)与实际轴 向力（4)大小相同，方向相反，具体方法如下： 根据电机学原理，A相，B相和C相绕组所通电流分别为JA、JB和
其中： /为交流电的幅值，单位V; /为交流电的频率，单位Hz; 心为初始相位，单位rad; t为时间，单位s; S极的轴线4与A相绕组轴线的夹角为么=2JT/(+A，初始夹角为A，么对时间t求导可以得到旋转角速度ws=2 31 /; N极的轴线式与A相绕组轴线的夹角为&初始夹角为 定子磁场S极轴线4与转子磁场N极轴线4?的夹角为0=A+ ^i+I; 根据电磁场原理，可以得出如下方程：
其中： "3转矩，顺时针为正，逆时针为负； /^为定转子之间的电磁力，吸力为正，斥力为负； 先，4为系数； 戽为转子永磁体单独作用产生的磁场基波幅值； 4为定子单独作用产生的磁场基波幅值，其值与定子绕组通的电流幅值/成正tt,B=k3I-, 必为定子绕组产生的磁场S极中线与转子磁场N极中线之间的夹角，0 =1+1; 在给定系统需求的辨口 /^时，上述方程仅有戽和必为未知量，可以求解出戽和必， 再结合运行转速％和转子初始位置〃2，可以求解出（a)式中的三个控制变量，表达式为：
向A相、B相和C相绕组分别提供（a)式中的电流，即可以得到需要的转矩（7入轴向力 (&)和转速（％)。
2.根据权利要求1所述的一种调节永磁盘式电机轴向力的控制方法，其特征在于：所 述转子（3)的位置信号通过位置传感器（6)或者无位置传感器算法获得。
【专利摘要】一种调节永磁盘式电机轴向力的控制方法，永磁盘式电机包括定子、转子、轴、变频器，其中定子上嵌有绕 组，绕组与变频器的输出连接，转子上贴有永磁体，转子与轴1连接，在接到轴向力、转矩和转速指令时，变频器获得转子的位置信号，计算出需要施加的电流幅 值、相位和频率，然后将电流施加到绕组中，产生要求的旋转定子磁场，与转子上的永磁体相互作用，产生要求的轴向力Fin和转矩T，充分利用了永磁盘式电机自身产生轴向力的特点，可以将旋转力矩T和轴向力Fin单独控制，平衡负载或者重力产生的轴向力Fout，从而有效的降低推力轴承的体积和磨损，同时提高系统的效率，而且不需要额外增加任何装置。
【IPC分类】H02P6-00
【公开号】CN104579030
【申请号】CN201510039832
【发明人】毕刘新
【申请人】大连冠力电机科技有限公司, 毕刘新
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月27日