无轴承永磁电机及其控制

无轴承永磁电机及其控制上海大学机自学院自动化系仇志坚qiuzhijian@shu.edu.cn无轴承永磁电机及其控制永磁型无轴承电机研究现状永磁型无轴承电机：功率密度大、长寿命、高效率和体积小，在飞轮储能、泵类、压缩机、卫星姿态调整等领域更具备实用化的优势。苏黎世联邦工学院和Levitronix公司研制成功的无轴承永磁电机驱动的血泵以及可移植到人体内的左心室辅助装置已在临床中应用。东京理工大学和MotorSolution公司于2008年将交替极型无轴承永磁电机应用于半导体制造工厂中的超纯水泵的电机,其最高转速为6000r/min、功率为1.2kW。永磁型无轴承电机研究现状目前，不同转子结构的无轴承永磁电机已经相继研究出现。例如表面贴装式、嵌入式、埋入式、混合式、交替极式等。研究热点主要集中在电机数学模型、无轴承电机本体优化、控制策略解耦分析等方面。（南航、浙江大学、江苏大学）永磁型无轴承电机研究趋势（1）磁悬浮机理与数学模型研究永磁型无轴承电机内的悬浮控制绕组、转矩控制绕组、永磁体磁场通过气隙磁场互相耦合，电磁悬浮力和电磁转矩产生过程包含机、电、磁的各种暂态与稳态运动过程，具有极强的非线性耦合特征，而现有的研究多采用磁共能法、麦克斯韦张量法、有限元法等来独立建立转矩控制绕组与悬浮控制绕组数学模型，难以反映两者间的动态非线性耦合。且不同转子结构的永磁型无轴承电机，悬浮机理与磁链方程、电压电流方程、电磁悬浮力方程、电磁转矩方程及其等效电路等数学模型也各有差异，因此要想获得高品质的转矩与悬浮控制性能，必须深入研究其内部的能量转化关系，综合考虑铁心磁饱和效应，定子齿槽效应、谐波分量以及转子偏心等诸多因素，在此基础上建立更加准确的数学模型。此外，现有的无轴承电机数学模型研究多集中在径向两自由度悬浮的无轴承电机上，而对整个五自由度悬浮的电机系统数学模型研究较少。五自由度悬浮的电机系统不仅存在内部的电磁耦合，而且各个悬浮自由度之间还存在着机械动力耦合，因此从整个大系统的角度，结合转子动力学和现代控制理论开展五自由度悬浮数学模型的研究是无轴承电机系统走上实用化的关键所在。永磁型无轴承电机研究趋势（2）无轴承电机本体优化设计的研究目前永磁型无轴承电机本体研究主要是对现有永磁型无轴承电机定转子尺寸、转子永磁体结构形式、定子槽形优化、两套绕组匝数和线径及其绕制方式的设计研究。仍然是将转矩控制绕组设计与悬浮控制绕组设计割裂开来，借鉴了普通电机转矩控制绕组的设计过程与经验公式来设计悬浮控制绕组，没有对悬浮控制绕组匝数、线径与槽满率及悬浮功率，悬浮力与悬浮性能之间的优化原则进行系统细致的分析研究。因此也无法像普通电机转矩控制绕组设计那样从总体上把握与预测所设计出的电机性能优劣，同时无轴承电机转矩控制绕组的设计目前也没有考虑在附加了另一套绕组之后对转矩控制绕组电磁耦合的影响。特别是在高速、超高速情况下，转子永磁体与两套绕组如何优化设计才能使电机电磁性能最优，对现有永磁型无轴承电机的本体研究具有重大意义。永磁型无轴承电机研究趋势（3）无轴承电机新型结构的研究传统的永磁型无轴承电机以表面贴装式永磁电机为主，其悬浮力和转矩输出能力相互制约，永磁体厚度的选择必须折中考虑，太厚或太薄分别对悬浮力和转矩输出都有不利的影响，从而导致电机承载力和刚度较小、弱磁能力差、永磁体易退磁等诸多问题，严重制约了永磁型无轴承电机的应用和发展。①永磁体转子两端附加一套转子铁心，构成永磁-磁阻混合型转子结构，以此提高转矩和悬浮力。②交替极（consequent-pole）永磁型无轴承电机从定转子磁路结构上实现了电机转矩控制与悬浮控制的解耦，悬浮力的控制不再需要转矩控制绕组磁场定向的位置角，从而在电机本体设计的角度上解决了控制的耦合性。③此外，传统的无轴承电机本身只能实现两自由度的悬浮，而对必须实现五自由度稳定悬浮的整个电机控制系统来说，尚需要磁轴承或其他部件来控制剩余三个自由度的悬浮。（轴向主动悬浮的三自由度无轴承电机）④单绕组无轴承永磁电机：通过改变转矩绕组的连接方式和控制方法，一套绕组即可实现电机的无轴承化。永磁型无轴承电机研究趋势（4）无轴承电机解耦控制算法的研究目前研究的无轴承永磁电机控制策略中，转矩控制子系统和悬浮控制子系统之间大多存在气隙磁场信息传递，电机的转矩控制与悬浮力控制之间存在非线性强耦合特性，使得两者控制策略相互制约，导致解耦算法复杂，不利于实用化。因此，采用转矩控制子系统和悬浮控制子系统独立控制，既使得悬浮控制摆脱转矩控制绕组磁场定向控制精度以及其参数变化的影响，又可实现转矩控制绕组可以采用通用变频器，提高了实用性。无轴承电机相对于普通电机结构更为复杂，不同工况下的电机参数变化对转矩控制和悬浮控制性能造成的影响更为明显。一方面，通过运用现代控制理论的方法，例如模型参考自适应控制对绕组电感系数等相应参数测量、辨识或采用补偿控制来消除参数变化对电机转速、电磁悬浮力和电磁转矩等性能指标的影响，从而提高悬浮运行控制的鲁棒性。另一方面，鉴于无轴承电机本身是一个多变量、非线性、强耦合的控制对象，选择稳定性好、鲁棒性强、适用面广的控制方法设计出性能优良的控制器如H∞控制，以提高无轴承系统的稳定性和动态特性。永磁型无轴承电机研究趋势（5）无速度无位移传感器技术的研究永磁型无轴承电机采用的磁场定向控制的性能受需要检测的转子位置和速度精度的影响较大，而悬浮力与转矩的解耦控制性能又受转矩控制绕组所检测的气隙磁场空间位置与幅值的影响。对在高速领域具备独特优良性能的无轴承电机来说，显然采用机械式传感器显得不合时宜。因此研究无轴承电机的无位置/速度传感器运行已成为无轴承电机实现高速、超高速化的迫切需要。检测转子悬浮位移的电涡流传感器一方面存在安装精度与可靠性问题，另一方面传感器数量多，造价昂贵，又占有一定的轴向检测空间，增加了无轴承电机系统的体积和长度，不利于无轴承电机的实用化。现有无位移传感器检测技术都是基于电机绕组自感变化或互感变化的，有通过绕制在定子齿上的附加探测线圈测量出包含转子位移信号的差动电压信号来辨识转子位移，也有从悬浮控制绕组功率变换器的开关信号中提取转子位移信息的，还有利用高频电压注入法在悬浮控制绕组中施加高频激励来获取转子位移信号的。现有的无位移传感器技术的研究尚处于起步阶段，所提取的转子位移信号还未能满足工业实际应用。无轴承永磁电机及其控制无轴承永磁电机结构（以表贴式为例）三相对称分布绕组N1A，N1B和N1C与普通永磁同步电机相同，主要用于产生无轴承永磁同步电机的电磁转矩，一般称之为转矩控制绕组（极对数p1=2，电角频率w1）；另一套三相对称分布绕组N2A，N2B和N2C用来产生磁悬浮力，控制电机转子径向悬浮，一般称之为悬浮控制绕组（极对数p2=1，电角频率w2）。无轴承永磁电机结构图中电机转子悬浮端装有辅助滚动轴承，以防止在没有施加径向悬浮力电流时电机转子与定子相碰撞。辅助轴承与转子转轴之间存在间隙，当悬浮控制绕组通入电流产生悬浮力，转子转轴便脱离该机械辅助轴承而悬浮，辅助轴承也就停止不动。测量转子位移的位置传感器安装在电机转子悬浮端一侧的电机端盖上，基准环紧配合于电机转轴上用于测量转子径向位移量。转子转轴另一端由调心辅助轴承支撑，其与转子转轴之间不存在间隙，其作用相当于一个支点，将电机系统的另外三自由度控制住。用来测量转速的光码盘安装在调心辅助轴承一侧的电机端盖上。无轴承永磁电机原理（以表贴式为例）图(a)中转矩绕组磁场与悬浮绕组磁场在右侧同向而增强，左侧反向而减弱，从而产生向右的磁拉力，而图(b)中两套绕组磁场叠加后产生向上的磁拉力。通过有效控制两套绕组的电流即可产生可控的任意方向和大小的磁拉力。由传感器测得转子的偏心位移，进行转子径向位移的负反馈控制，根据一定的算法可求出两套绕组所需的电流，从而控制转子上的径向悬浮力的大小和方向，实现转子的稳定悬浮。无轴承永磁同步电机是在普通永磁同步电机定子电枢铁心原有绕组基础上再叠绕一套绕组，通过两套绕组磁场的叠加使电机同时具有旋转和自悬浮能力。其中转矩控制绕组通适当电流后产生旋转磁场带动永磁转子以同步转速旋转，而悬浮控制绕组通以电流后产生的磁场叠加在电机原旋转磁场上，打破了原有的磁场平衡，使得合成的气隙磁场作用在转子上产生一定方向和大小的磁拉力。减弱增强关键：两套绕组磁场的相位关系无轴承永磁电机原理（以表贴式为例）研究表明，只有当转矩控制绕组极对数与悬浮控制绕组极对数满足p1=p2±1，且同步旋转角速度w1=w2时，才能产生可控的径向悬浮力。以p1=2、p2=1为例，下图较形象的说明只有当w1=w2时，才能产生同一方向的力（如克服重力），否则不可能实现稳定的悬浮。所以悬浮控制需要时刻知道气隙磁场的旋转位置角，以保证悬浮控制绕组磁场在适当的时刻叠加在适当的转子旋转位置上，以形成所需的悬浮力。w1=w2w1=w2/2无轴承永磁电机及其控制无轴承永磁电机数学建模（以表贴式为例）传统电机中存在两种不同类型的电磁力：麦克斯韦力、洛伦兹力（1）麦克斯韦力磁路中在不同磁导率的磁性介质（如空气和铁心）边界上形成的磁张应力称之为麦克斯韦力，也称为磁阻力。主要作用表现为径向磁拉力，该力的作用方向垂直于磁性物质边界面。设铁芯和气隙的磁导率为mFe和m0，交界面上的法向磁感应强度和切向磁场强度是Bn和Hl，由于磁力线进出铁心时几乎垂直于铁芯表面，则Hl≈0，电机中铁芯和气隙边界上单位面积的麦克斯韦力表示为无轴承永磁电机数学建模（以表贴式为例）麦克斯韦力作用方向垂直于转子表面，一般分析电机气隙磁场时都是假定气隙磁密是对称均匀分布的，此时其合成麦克斯韦力为零，如左图所示。但实际由于电机加工及装配等原因会造成转子偏心，特别是对无轴承电机来说，其转轴与辅助机械轴承之间是有间隙的，实际悬浮运行时定、转子位置必定不同心，使得电机中的气隙磁密分布不均匀，麦克斯韦合力就不为零。其作用方向和转子偏心的方向一致，转子的偏心量越大，麦克斯韦力也越大，因此为负刚度的磁拉力。为了实现转子悬浮，必须利用位移的负反馈控制将麦克斯韦力的负刚度改变为正刚度。通过主动调节悬浮控制绕组电流的幅值与方向，产生相应的悬浮控制磁场改变原有磁场在气隙中的对称分布，依靠可控的麦克斯韦力将转子拉回平衡位置。无轴承永磁电机数学建模（以表贴式为例）（2）洛伦兹力洛伦兹力是电机内气隙旋转磁场与载流导体中电流相互作用而成的，因此也被称之为安培力，其主要作用是产生电机的电磁转矩。由于无轴承永磁同步电机定子上有两套绕组，悬浮控制绕组和转矩控制绕组的相互作用不仅会产生麦克斯韦力，而且还会产生洛伦兹力。该力在悬浮控制中所起的作用究竟如何，必须加以分析。无轴承永磁电机数学建模（以表贴式为例）为简化推导过程，得到实际可控的数学模型，做如下假设：（1）三相定子绕组在空间对称分布，各相电流所产生的磁势在气隙空间是正弦分布的，忽略其高次谐波分量；（2）转矩控制绕组A相绕组轴线与悬浮控制绕组A相绕组轴线重合；（3）忽略短距元件组以及分布绕组对气隙磁势的影响；（4）忽略齿槽漏感，端部漏感及磁饱和效应；（5）忽略铁心磁阻和涡流损耗，整个磁路系统只考虑工作气隙的磁阻；（6）不考虑温度对电机参数的影响。另外，为便于分析磁势的空间分布，将定子内圆沿圆周展开。在定子表面取直角坐标，纵坐标轴与A相绕组轴线重合，并以磁力线从定子穿过气隙到转子所耗磁势为正方向，反之为负；定子内圆圆周为横坐标轴，且逆时针旋转方向为正方向。无轴承永磁电机数学建模（以表贴式为例）设无轴承电机中总气隙磁密为B，则作用在单位转子表面上的麦克斯韦力为则麦克斯韦力沿x，y方向上的分量为l—电机有效铁心长度；r—转子外径；j—空间位置角根据气隙磁导分布理论，当转子轴心偏离定子轴心的距离远远小于转子半径时，电机气隙分布可近似的表示为式中d0为不偏心时的电机平均气隙长度；e为定、转子偏心距；e=e/d0，q为定、转子中心Cs、CR的连线与x轴的夹角，x=ecosq，y=esinq分别为e在x,y方向上的分量。则考虑偏心时的单位长度气隙磁导为(1)无轴承永磁电机数学建模（以表贴式为例）由电机中p1对极转矩控制绕组电流及转子永磁体磁场共同建立的合成气隙磁动势基波为，由p2对极悬浮控制绕组在气隙中所产生的磁动势基波为。，分别为两绕组的气隙磁动势基波幅值；l，m分别为悬浮和转矩绕组气隙磁动势基波的空间初始相位角。则由两绕组产生的气隙磁通密度分别为由于无轴承电机的气隙磁密是由转矩控制绕组和悬浮控制绕组共同产生的，磁路为线性，则无轴承电机的总气隙磁密可表示为设均匀气隙下转矩和悬浮气隙磁通密度幅值分别为式中N1、N2分别为转矩绕组和悬浮控制绕组每相串联有效匝数；、分别为转矩控制绕组励磁电流幅值和悬浮控制绕组电流幅值。(2)（1）式中第1，2，3项在p1=p2±1时存在，其中第1项为均匀气隙中转矩控制绕组气隙磁场和悬浮控制绕组电流相互作用所产生的悬浮力，是可控悬浮力的主要分量；（2）式中第4项在p1+p2=3时存在；式中第5项是由气隙偏心所产生的固有单边磁拉力，与两绕组的极对数无关；式中第6项仅在p1=1时存在；式中第7项仅在p2=1时存在；（3）式中除第1项外，其余都是偏心e的非线性函数，e可以是振动偏心，也可以是静偏心或者两者之和；（4）第4，6，7项是2w的周期函数，它们要激发电机定子和转子轴的参数振动；（5）特别的，当转子静止不动时，式中与wt有关的第4，6，7项不再存在，而与相角m、l以及偏心角q有关的分量仍然存在。而式中第2、3项由于带有e的平方项，在电机小偏心的情况下，此两项与第5项同式中第1项相比较小而可以近似忽略。无轴承永磁电机数学建模（以表贴式为例）将式(2)代入式(1)进行积分，可求出偏心情况下，转子受到的麦克斯韦力分量无轴承永磁电机数学建模（以表贴式为例）洛伦兹力对悬浮力的贡献：其中A(j,t)—电机定子绕组电流分布；B(j,t)—气隙磁通密度分布。沿x、y方向上洛伦兹力分量为:如忽略磁性的磁压降，转矩控制绕组和悬浮控制绕组中电流分布为:(3)(4)将式(4)代入式(3)进行积分，可求出偏心情况下，转子受到的洛伦兹力分量式中前两项和后两项分别为转矩控制绕组电流分布和悬浮控制绕组电流分布与无轴承电机总气隙磁密作用而产生的沿x，y方向的洛伦兹力分量。其中第一、三项在p1=p2±1时存在，是无轴承电机磁悬浮力的重要组成部分；第二、四项分别当p1=1、p2=1时存在，它们是2w的周期函数，会激发电机的参数振动。无轴承永磁电机数学建模（以表贴式为例）合成悬浮力：由于每极气隙磁通值为每相气隙磁链值为:综合考虑偏心情况下，无轴承电机转子上受到的合成磁悬浮力应为麦克斯韦力和洛伦兹力二者之和:式中第1、2项在p1=p2±1时存在，式中第3项在p1+p2=3时存在；式中第4项是由气隙偏心所产生的固有单边磁拉力，与两绕组的极对数组合无关；式中第5项在p1=1时存在；式中第6项在p2=1时存在。其中，。式中第1、2、4项是可控磁悬浮力的主要组成部分，其余3项以为周期激发定、转子间的振动；洛伦兹力分量一方面使可控麦克斯韦力的幅值有所减小，削弱了电机的麦克斯韦力分量；另一方面也使转子的周期振动幅值有所降低，起到了一定的不平衡补偿作用；电机中的麦克斯韦力分量比洛伦兹力分量要大得多。无轴承永磁电机数学建模（悬浮力模型）设Lm1、Lm2分别为转矩控制绕组和悬浮控制绕组的互感，由电机设计学可知，可控麦克斯韦力和洛伦兹力的幅值可分别写成比较上述两式，对三相永磁同步电动机而言（mp=3），由于r>>d0，故Fm>>FL,受控悬浮力主要是麦克斯韦力。上述推导出的悬浮力解析模型比较复杂，不便于实时控制，为此需进一步简化。为便于分析，设转矩控制绕组和悬浮控制绕组的A相轴线、时间轴、x轴线及位移传感器中心线均重合，y轴超前x轴90度空间角。考虑到x，y，y2数值较小，忽略其平方项，并用同步旋转d、q坐标系下的分量表示为无轴承永磁电机数学建模（电磁转矩模型）无轴承永磁同步电动机由于转子永磁体与悬浮控制绕组电流各自所产生磁场的极对数不相等，悬浮控制绕组不会像鼠笼式无轴承异步电动机那样在鼠笼转子上感应出同极对数的电流分量。因而在不考虑气隙偏心的时候，无轴承永磁同步电动机的合成平均电磁转矩只由转矩控制绕组电流与转子永磁体磁场相互作用产生。但无轴承电机在实际加工、安装、运行过程中总是存在偏心，因此转矩控制绕组和悬浮控制绕组之间存在大小随转子位移成正比变化的互感，导致转矩控制和悬浮力控制存在耦合，此时的无轴承永磁同步电机合成电磁转矩应该包含悬浮控制绕组的作用。在同步旋转d、q坐标系下考虑偏心时，表贴式永磁型无轴承同步电机磁链方程可写为电磁转矩的解析模型一般应用磁共能法来求取，将式(5)代入式(6)(5)(6)无轴承永磁电机数学建模（电磁转矩模型）求出无轴承永磁同步电机内贮存的磁共能根据机电能量转换原理可知式中第一项为永磁体等效励磁电流与转矩控制绕组力矩电流相互作用产生的，与普通表贴式永磁同步电机电磁转矩公式相同；后三项体现了考虑偏心情况时悬浮控制绕组对转矩控制的影响，其中第二、三项是转子偏心时由转子永磁体磁场与悬浮控制绕组电流相互作用产生的，第四项是两套控制绕组电流之间相互作用的结果，与转子在中心位置上的位移有关。由于L1>>M，故悬浮控制绕组对电磁转矩的影响较小，无轴承永磁同步电机的电磁转矩主要由第一项产生。无轴承永磁电机数学建模（系统动力学模型）对于一个两自由度悬浮的无轴承永磁同步电机刚性转子，其转子受力分析如图所示。设Fzx、Fzy为作用在转子上的外激力，TL为负载转矩，m为转子质量，xg、yg、zg为坐标轴，Og为转子理想质心。根据转子动力学理论，系统的运动方程为(p1=p2+1)由上述方程可以看出，无轴承永磁同步电机是一个多变量、强耦合的非线性系统。此时可以通过采用状态反馈的逆系统解耦控制等方法将上述动力方程进行解耦线性化，然后利用线性系统理论对其进行系统的综合，并采用极点配置方法对控制器进行设计以获得比较满意的动静态稳定性能。无轴承永磁电机及其控制无轴承永磁电机控制技术转子磁场定向控制气隙磁场定向控制独立控制无轴承永磁电机转子磁场定向控制目前，国内外永磁型无轴承电机的解耦控制普遍采用基于转矩绕组转子磁场定向控制的解耦控制算法。由于永磁型无轴承电机转矩绕组励磁电流比转子永磁体等效励磁电流要小得多，转矩绕组气隙磁场主要由转子永磁体产生，因此可以用转子永磁体产生的气隙磁链近似代替转矩绕组气隙磁链，这正是对永磁型无轴承电机采用基于转矩绕组转子磁场定向控制的原因所在。以一台表面贴装式无轴承永磁同步电动机为例(p1=2、p2=1)，设yf为永磁体等效励磁磁链，Lmq为转矩控制绕组q轴励磁电感。当转矩控制绕组采用i1d=0控制时有在此基础上，悬浮力与转矩数学模型为无轴承永磁电机转子磁场定向控制框图电机转矩控制子系统的转速由光码盘测得，反馈转速与给定作差经转速调节器即得转矩给定T*，根据转矩公式可求得i1q*，采用i1d*=0控制，则d、q轴电流经2/3变换和旋转坐标变换可得i1A*、i1B*、i1C*，再与三角波交截可得三相PWM信号，经逆变器去控制电机转矩绕组。电机悬浮控制子系统的转子径向位移由传感器测得，与给定比较后，偏差通过控制器即可得到悬浮力给定Fx*、Fy*。悬浮力给定与转子永磁体磁链yf、定子q轴磁链ym1q经悬浮控制算法后得悬浮控制绕组电流分量i2d*、i2q*，同样经过旋转变换和2/3变换，得到悬浮控制绕组三相电流给定i2A*、i2B*、i2C*，再与三角波交截可得三相PWM信号，经逆变器去控制电机悬浮绕组。悬浮控制子系统转矩控制子系统无轴承永磁电机转子磁场定向控制（Matlab仿真）无轴承永磁电机转子磁场定向控制（Matlab仿真）传统转子磁场定向控制的局限性如果能使转矩绕组气隙磁场幅值保持恒定且把无轴承电机控制系统中的坐标轴固定在转矩绕组气隙磁场轴线上，即对电机转矩绕组采用气隙磁场定向控制，则在此坐标系统中永磁型无轴承电机可控悬浮力模型将与转子磁场定向坐标系统中电机空载运行时可控悬浮力模型形式一致，因此可控悬浮力模型中也就不存在耦合项。无轴承永磁电机控制技术转子磁场定向控制气隙磁场定向控制独立控制无轴承永磁电机气隙磁场定向控制下图为无轴承永磁电机转矩绕组气隙磁链矢量图。图中f为转子磁场定向d、q坐标系d轴与定子三相静止ABC坐标系A相绕组轴线之间的夹角（f为机械角度，2为极对数）；d为气隙磁链矢量y4与d轴之间的夹角。引入气隙磁场定向坐标系M-T，其实轴（M轴）与气隙磁链矢量y4重合，虚轴（T轴）超前M轴90度电角度。此时有y4m=y4、y4T=0无轴承永磁电机气隙磁场定向控制（Matlab仿真）无轴承永磁电机气隙磁场定向控制（Matlab仿真）无轴承永磁电机气隙磁场定向控制（Matlab仿真）两种磁场定向的比较转矩控制：转子磁场定向控制系统结构简单，转矩绕组电流全部用于产生电磁转矩，因此，产生相同的电磁转矩所需的转矩绕组电流最小，电机的功率因数高，所需逆变器的容量也小。气隙磁场定向控制转矩控制系统相对复杂，转矩控制过程中还必须对转矩绕组气隙磁链进行检测，同时为了维持气隙磁链幅值恒定，转矩绕组电流中除了转矩分量外还包括励磁分量，因此电机的功率因数降低，逆变器的所需的容量也相应的增大。从转矩控制方面看，转子磁场定向控制性能要优于气隙磁场定向控制。悬浮控制：转子磁场定向控制可控悬浮力算法复杂且可控悬浮力与其控制电流之间也不具有线性关系，因此，转子磁场定向控制在高速电机驱动领域受到限制。气隙磁场定向控制可控悬浮力算法简单，悬浮力与其控制电流之间具有良好的线性关系。从悬浮控制方面看，气隙磁场定向控制要明显优于转子磁场定向控制。无轴承永磁电机控制技术转子磁场定向控制气隙磁场定向控制独立控制独立控制框图传统控制框图独立控制框图磁链获得的途径和方式无轴承永磁电机及其控制两自由度无轴承永磁电机机械结构示意图电压-电流法辨识磁链的独立控制实验波形。稳态辨识气隙磁链波形动态辨识气隙磁链波形稳态悬浮实验波形动态悬浮实验波形控制系统实现硬件系统结构示意图研究总结---完成两套硬件实验平台表贴式交替极交替极式无轴承永磁电机演示录像无轴承永磁薄片电机演示录像