本發(fā)明涉及一種錐形磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)及控制方法，屬于電機(jī)類的磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)及其控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)，不僅具有磁軸承無摩擦、無潤滑等優(yōu)點(diǎn)，還繼承了開關(guān)磁阻電機(jī)的高速適應(yīng)性和滿足苛刻工作環(huán)境等特點(diǎn)，在航空航天、飛輪儲能和軍事等場合具有獨(dú)特優(yōu)勢。

磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)通常由五自由度磁軸承和開關(guān)磁阻電機(jī)構(gòu)成，傳統(tǒng)磁軸承需要較大的止推盤，其將導(dǎo)致較大渦流損耗和溫升問題；而傳統(tǒng)錐形電勵磁磁軸承則有較多的控制對象，不利于系統(tǒng)的簡化和可靠性。另外，傳統(tǒng)磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)中的電機(jī)與磁軸承控制系統(tǒng)之間獨(dú)立，集成度不高。因此，磁軸承系統(tǒng)與開關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)間的有效集成，不僅可提高磁懸浮系統(tǒng)的集成度，還有助于提升機(jī)電能量轉(zhuǎn)換效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種錐形磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)及控制方法。所述電機(jī)是一種懸浮力和轉(zhuǎn)矩結(jié)構(gòu)上解耦、功率變換器成本較低以及懸浮控制對象較少的新型五自由度磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)；所述控制方法可獨(dú)立控制轉(zhuǎn)矩繞組電流和懸浮繞組電流，旋轉(zhuǎn)和懸浮系統(tǒng)間相互解耦，彼此影響弱；五自由度懸浮控制類似磁懸浮軸承，采用恒導(dǎo)通控制策略，并且僅需控制五個方向懸浮繞組電流，即可產(chǎn)生所需的五個方向懸浮力，控制變量少，懸浮控制簡單，懸浮系統(tǒng)功率變換器成本低。

為了解決上述問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種錐形磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)，包括錐形磁軸承Ⅰ、開關(guān)磁阻電機(jī)和錐形磁軸承Ⅱ；所述開關(guān)磁阻電機(jī)布置在錐形磁軸承Ⅰ和錐形磁軸承Ⅱ之間；

錐形磁軸承Ⅰ由錐形定子Ⅰ、錐形轉(zhuǎn)子Ⅰ、偏置繞組Ⅰ、徑向懸浮繞組Ⅰ和軸向懸浮繞組Ⅰ構(gòu)成；

錐形磁軸承Ⅱ由錐形定子Ⅱ、錐形轉(zhuǎn)子Ⅱ、偏置繞組Ⅱ、徑向懸浮繞組Ⅱ和軸向懸浮繞組Ⅱ構(gòu)成；

所述開關(guān)磁阻電機(jī)由磁阻電機(jī)定子、磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子和磁阻電機(jī)繞組構(gòu)成；

所述錐形轉(zhuǎn)子Ⅰ布置在錐形定子Ⅰ內(nèi)，錐形轉(zhuǎn)子Ⅱ布置在錐形定子Ⅱ內(nèi)，磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子布置在磁阻電機(jī)定子內(nèi)；所述錐形轉(zhuǎn)子Ⅰ、磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子和錐形轉(zhuǎn)子Ⅱ套在轉(zhuǎn)軸上；

所述錐形定子Ⅰ和錐形定子Ⅱ均為錐形凸極結(jié)構(gòu)，所述錐形轉(zhuǎn)子Ⅰ和錐形轉(zhuǎn)子Ⅱ均為錐形圓柱結(jié)構(gòu)；錐形定子Ⅰ、錐形定子Ⅱ、錐形轉(zhuǎn)子Ⅰ和錐形轉(zhuǎn)子Ⅱ的錐形角相等；錐形定子Ⅰ和錐形轉(zhuǎn)子Ⅰ的錐形角開口方向相同，錐形定子Ⅱ和錐形轉(zhuǎn)子Ⅱ的錐形角開口方向相同；錐形定子Ⅰ和錐形轉(zhuǎn)子Ⅰ的錐形角開口方向與錐形定子Ⅱ和錐形轉(zhuǎn)子Ⅱ的錐形角開口方向相反；

所述磁阻電機(jī)定子和磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子均為凸極結(jié)構(gòu)，磁阻電機(jī)定子的齒數(shù)為12，磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子的齒數(shù)為8；所述開關(guān)磁阻電機(jī)的相數(shù)為3；

所述錐形定子Ⅰ由4個錐形E型結(jié)構(gòu)Ⅰ構(gòu)成，4個錐形E型結(jié)構(gòu)Ⅰ均勻分布，每個錐形E型結(jié)構(gòu)Ⅰ之間相差90°；每個錐形E型結(jié)構(gòu)Ⅰ的齒數(shù)為3，包括1個寬齒Ⅰ和2個窄齒Ⅰ，且寬齒Ⅰ位于兩個窄齒Ⅰ之間；所述寬齒Ⅰ的齒寬是窄齒Ⅰ的二倍；

所述每個寬齒Ⅰ上均繞有3個寬齒繞組Ⅰ，在所述每個寬齒Ⅰ上選取1個寬齒繞組Ⅰ，串聯(lián)成1個偏置繞組Ⅰ，從而形成3個偏置繞組Ⅰ；

所述每個窄齒Ⅰ上均繞有1個徑向懸浮繞組Ⅰ和1個軸向懸浮繞組Ⅰ，即共8個軸向懸浮繞組Ⅰ和8個徑向懸浮繞組Ⅰ；

所述8個軸向懸浮繞組Ⅰ串聯(lián)一起，構(gòu)成1個軸向懸浮繞組串Ⅰ；

在水平正方向錐形E型結(jié)構(gòu)Ⅰ位置處的兩個窄齒Ⅰ上的2個徑向懸浮繞組Ⅰ串聯(lián)在一起，構(gòu)成1個水平正方向徑向懸浮繞組串Ⅰ；在水平負(fù)方向錐形E型結(jié)構(gòu)Ⅰ位置處的兩個窄齒Ⅰ上的2個徑向懸浮繞組Ⅰ串聯(lián)在一起，構(gòu)成1個水平負(fù)方向徑向懸浮繞組串Ⅰ；所述1個水平正方向徑向懸浮繞組串Ⅰ和1個水平負(fù)方向徑向懸浮繞組串Ⅰ串聯(lián)在一起，構(gòu)成1個水平徑向懸浮繞組Ⅰ；

在豎直正方向錐形E型結(jié)構(gòu)Ⅰ位置處的兩個窄齒Ⅰ上的2個徑向懸浮繞組Ⅰ串聯(lián)在一起，構(gòu)成1個豎直正方向徑向懸浮繞組串Ⅰ；在豎直負(fù)方向錐形E型結(jié)構(gòu)Ⅰ位置處的兩個窄齒Ⅰ上的2個徑向懸浮繞組Ⅰ串聯(lián)在一起，構(gòu)成1個豎直負(fù)方向徑向懸浮繞組串Ⅰ；所述1個豎直正方向徑向懸浮繞組串Ⅰ和1個豎直負(fù)方向徑向懸浮繞組串Ⅰ串聯(lián)在一起，構(gòu)成1個豎直徑向懸浮繞組Ⅰ；

所述錐形定子Ⅱ由4個錐形E型結(jié)構(gòu)Ⅱ構(gòu)成，4個錐形E型結(jié)構(gòu)Ⅱ均勻分布，每個錐形E型結(jié)構(gòu)Ⅱ之間相差90°；每個錐形E型結(jié)構(gòu)Ⅱ的齒數(shù)為3，包括1個寬齒Ⅱ和2個窄齒Ⅱ，且寬齒Ⅱ位于兩個窄齒Ⅱ之間；所述寬齒Ⅱ的齒寬是窄齒Ⅱ的二倍；

所述每個寬齒Ⅱ上均繞有3個寬齒繞組Ⅱ，在所述每個寬齒Ⅱ上選取1個寬齒繞組Ⅱ，串聯(lián)成1個偏置繞組Ⅱ，從而形成3個偏置繞組Ⅱ；

所述每個窄齒Ⅱ上均繞有1個徑向懸浮繞組Ⅱ和1個軸向懸浮繞組Ⅱ，即共8個軸向懸浮繞組Ⅱ和8個徑向懸浮繞組Ⅱ；

所述8個軸向懸浮繞組Ⅱ串聯(lián)一起，構(gòu)成1個軸向懸浮繞組串Ⅱ；

在水平正方向錐形E型結(jié)構(gòu)Ⅱ位置處的兩個窄齒Ⅱ上的2個徑向懸浮繞組Ⅱ串聯(lián)在一起，構(gòu)成1個水平正方向徑向懸浮繞組串Ⅱ；在水平負(fù)方向錐形E型結(jié)構(gòu)Ⅱ位置處的兩個窄齒Ⅱ上的2個徑向懸浮繞組Ⅱ串聯(lián)在一起，構(gòu)成1個水平負(fù)方向徑向懸浮繞組串Ⅱ；所述1個水平正方向徑向懸浮繞組串Ⅱ和1個水平負(fù)方向徑向懸浮繞組串Ⅱ串聯(lián)在一起，構(gòu)成1個水平徑向懸浮繞組Ⅱ；

在豎直正方向錐形E型結(jié)構(gòu)Ⅱ位置處的兩個窄齒Ⅱ上的2個徑向懸浮繞組Ⅱ串聯(lián)在一起，構(gòu)成1個豎直正方向徑向懸浮繞組串Ⅱ；在豎直負(fù)方向錐形E型結(jié)構(gòu)Ⅱ位置處的兩個窄齒Ⅱ上的2個徑向懸浮繞組Ⅱ串聯(lián)在一起，構(gòu)成1個豎直負(fù)方向徑向懸浮繞組串Ⅱ；所述1個豎直正方向徑向懸浮繞組串Ⅱ和1個豎直負(fù)方向徑向懸浮繞組串Ⅱ串聯(lián)在一起，構(gòu)成1個豎直徑向懸浮繞組Ⅱ；

所述1個軸向懸浮繞組Ⅰ和1個軸向懸浮繞組Ⅱ串聯(lián)，構(gòu)成1個軸向懸浮繞組；

所述開關(guān)磁阻電機(jī)定子齒數(shù)為12，其每個定子齒上繞有1個繞組，每4個相隔90°的磁阻電機(jī)定子齒上的繞組，采用串聯(lián)、或并列、或串并結(jié)合的連接方式，連接在一起，構(gòu)成1個磁阻電機(jī)繞組，共形成3個磁阻電機(jī)繞組；

1個磁阻電機(jī)繞組與1個偏置繞組Ⅰ和1個偏置繞組Ⅱ串聯(lián)，構(gòu)成1個轉(zhuǎn)矩繞組，共3個，即為三相轉(zhuǎn)矩繞組。

所述錐形磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)包括1個開關(guān)磁阻磁阻電機(jī)和2個錐形磁軸承，其中開關(guān)磁阻電機(jī)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，2個錐形磁軸承產(chǎn)生五個方向懸浮力，以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子五個方向的懸浮運(yùn)行；所述電機(jī)包括3相轉(zhuǎn)矩繞組，4個徑向懸浮繞組和1個軸向懸浮繞組，其中，獨(dú)立控制3相轉(zhuǎn)矩繞組電流，以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩，并產(chǎn)生偏置磁通；獨(dú)立控制5個懸浮繞組電流，實(shí)現(xiàn)五自由度懸浮調(diào)節(jié)；包括如下步驟：

步驟A，獲取給定轉(zhuǎn)矩繞組電流、開通角和關(guān)斷角；具體步驟如下：

步驟A-1，采集轉(zhuǎn)子實(shí)時轉(zhuǎn)速，得到轉(zhuǎn)子角速度ω；

步驟A-2，將轉(zhuǎn)子角速度ω與設(shè)定的參考角速度ω^*相減，得到轉(zhuǎn)速差Δω；

步驟A-3，當(dāng)ω≤ω₀時，ω₀為臨界速度設(shè)定值，其由電機(jī)實(shí)際工況確定；所述轉(zhuǎn)速差Δω，通過比例積分控制器，獲得轉(zhuǎn)矩繞組電流參考值i_m^*；開通角θ_on和關(guān)斷角θ_off保持不變，θ_on和θ_off的初值都由電機(jī)結(jié)構(gòu)形式?jīng)Q定；

步驟A-4，當(dāng)ω>ω₀時，所述轉(zhuǎn)速差Δω，通過比例積分控制器，獲得開通角θ_on和關(guān)斷角θ_off，轉(zhuǎn)矩繞組電流不控制；

步驟B，獲取錐形磁軸承Ⅰ的x軸和y軸方向給定懸浮力；其具體步驟如下：

步驟B-1，獲取錐形轉(zhuǎn)子Ⅰ的x軸和y軸方向的實(shí)時位移信號α₁和β₁，其中，x軸為水平方向，y軸為豎直方向；

步驟B-2，將實(shí)時位移信號α₁和β₁分別與給定的參考位移信號α₁^*和β₁^*相減，分別得到x軸方向和y軸方向的實(shí)時位移信號差Δα₁和Δβ₁，將所述實(shí)時位移信號差Δα₁和Δβ₁經(jīng)過比例積分微分控制器，得到錐形磁軸承Ⅰ的x軸方向懸浮力和y軸方向懸浮力

步驟C，獲取錐形磁軸承Ⅱ的x軸和y軸方向給定懸浮力；其具體步驟如下：

步驟C-1，獲取錐形轉(zhuǎn)子Ⅱ的x軸和y軸方向的實(shí)時位移信號α₂和β₂；

步驟C-2，將實(shí)時位移信號α₂和β₂分別與給定的參考位移信號α₂^*和β₂^*相減，分別得到x軸方向和y軸方向的實(shí)時位移信號差Δα₂和Δβ₂，將所述實(shí)時位移信號差Δα₂和Δβ₂經(jīng)過比例積分微分控制器，得到錐形磁軸承Ⅱ的x軸方向懸浮力和y軸方向懸浮力

步驟D，獲取z軸方向給定懸浮力；其具體步驟如下：

步驟D-1，獲取轉(zhuǎn)子z軸方向的實(shí)時位移信號z，其中z軸與x軸和y軸方向垂直；

步驟D-2，將實(shí)時位移信號z與給定的參考位移信號z^*相減，得到z軸方向的實(shí)時位移信號差Δz，將所述實(shí)時位移信號差Δz經(jīng)過比例積分微分控制器，得到的z軸方向懸浮力

步驟E，調(diào)節(jié)懸浮力，具體步驟如下：

步驟E-1，采集m相實(shí)時的轉(zhuǎn)矩繞組電流，根據(jù)所述懸浮力和以及電流計算公式和解算得到錐形磁軸承Ⅰ的x方向懸浮繞組電流參考值和y軸方向懸浮繞組電流參考值其中，k_f1、k_f2為懸浮力系數(shù)，μ₀為真空磁導(dǎo)率，l為磁軸承部分的軸向長度，r為磁軸承轉(zhuǎn)子的平均半徑，α_s為E型結(jié)構(gòu)窄齒的極弧角，δ為磁軸承部分的單邊氣隙長度，N_b、N_s分別偏置繞組和徑向懸浮繞組的匝數(shù)，N_z為軸向懸浮繞組的匝數(shù)，i_k為第k相轉(zhuǎn)矩繞組電流，m為相數(shù)，其值為3，γ為E型結(jié)構(gòu)寬齒與窄齒間的夾角，ε為錐形角；

步驟E-2，根據(jù)所述懸浮力和以及電流計算公式和解算得到錐形磁軸承Ⅱ的x方向懸浮繞組電流參考值和y軸方向懸浮繞組電流參考值

步驟E-3，采集m相實(shí)時的轉(zhuǎn)矩繞組電流和四個徑向懸浮繞組電流，根據(jù)所述懸浮力以及電流計算公式解算得到z軸方向懸浮繞組電流參考值

步驟E-4，利用電流斬波控制方法，用錐形磁軸承Ⅰ的x軸方向懸浮繞組實(shí)際電流i_s1跟蹤該方向懸繞組電流參考值用y軸方向懸浮繞組的實(shí)際電流i_s2跟蹤該方向懸浮繞組電流參考值

用錐形磁軸承Ⅱ的x軸方向懸浮繞組實(shí)際電流i_s3跟蹤該方向懸繞組電流參考值用y軸方向懸浮繞組的實(shí)際電流i_s4跟蹤該方向懸浮繞組電流參考值

用z軸方向懸浮繞組實(shí)際電流i_z跟蹤該方向懸繞組電流參考值從而實(shí)時調(diào)節(jié)懸浮力；

步驟F，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩；具體步驟如下：

步驟F-1，當(dāng)ω≤ω₀時，利用電流斬波控制方法，以轉(zhuǎn)矩繞組的實(shí)際電流i_m跟蹤轉(zhuǎn)矩繞組電流參考值i_m^*，進(jìn)而實(shí)時調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩繞組電流i_m，進(jìn)而達(dá)到調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩的目的；

步驟F-2，當(dāng)ω>ω₀時，利用角度位置控制方法，調(diào)節(jié)開通角θ_on和關(guān)斷角θ_off的取值，從而實(shí)時調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明提出了一種錐形磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)及其控制方法，采用本發(fā)明的技術(shù)方案，能夠達(dá)到如下技術(shù)效果：

(1)可實(shí)現(xiàn)五自由度懸浮運(yùn)行，懸浮力和轉(zhuǎn)矩解耦，高速懸浮性能好；

(2)采用轉(zhuǎn)矩繞組與偏置繞組串聯(lián)共同勵磁的方式，電流利用率高；

(3)3相轉(zhuǎn)矩繞組之和產(chǎn)生的磁通作為偏置磁通，只需控制五個懸浮繞組電流，不需要為懸浮運(yùn)行而控制轉(zhuǎn)矩繞組電流，便可產(chǎn)生五個方向所需懸浮力，四個徑向懸浮力間相互解耦，控制變量少，懸浮控制簡單，懸浮系統(tǒng)功率變換器成本?。?/p>

(4)削除了運(yùn)動電動勢的對繞組電流斬波控制的影響，電流實(shí)時控制效果好；

(5)電機(jī)拓展性好，對開關(guān)磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)無限制，只要兩相工作制以上的開關(guān)磁阻電機(jī)均適用。

附圖說明

圖1是本發(fā)明錐形磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)的三維結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明A相轉(zhuǎn)矩繞組在磁阻電機(jī)部分產(chǎn)生的磁通分布示意圖。

圖3是錐形磁軸承Ⅰ的磁通分布圖。

圖4是錐形磁軸承Ⅱ的磁通分布圖。

圖5是本發(fā)明錐形磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)控制方法的系統(tǒng)框圖。

圖6是本發(fā)明錐形磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)控制方法中懸浮繞組電流計算方法框圖。

附圖標(biāo)記說明：圖1至圖6中，1是磁阻電機(jī)定子，2是磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子，3是磁阻電機(jī)繞組，4是錐形定子，5是錐形轉(zhuǎn)子，6是偏置繞組，7是徑向懸浮繞組，8是軸向懸浮繞組，9是轉(zhuǎn)軸，10是12/8極開關(guān)磁阻電機(jī)，11是錐形磁軸承Ⅰ，12是錐形磁軸承Ⅱ，13、14、15分別為x、y、z軸方向坐標(biāo)軸的正方向，16是開關(guān)磁阻電機(jī)繞組產(chǎn)生的磁通，17是氣隙1，18是氣隙2，19是氣隙3，20是氣隙4，21為三相轉(zhuǎn)矩繞組在錐形磁軸承Ⅰ內(nèi)產(chǎn)生的偏置磁通，22是錐形磁軸承Ⅰ徑向繞組產(chǎn)生的磁通，23是軸向繞組在錐形磁軸承Ⅰ內(nèi)產(chǎn)生的磁通，24為三相轉(zhuǎn)矩繞組在錐形磁軸承Ⅱ內(nèi)產(chǎn)生的偏置磁通，25是錐形磁軸承Ⅱ徑向繞組產(chǎn)生的磁通，26是軸向繞組在錐形磁軸承Ⅱ內(nèi)產(chǎn)生的磁通。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明一種錐形磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)及控制方法的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明：

如圖1所示，是本發(fā)明錐形磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)實(shí)施例1的三維結(jié)構(gòu)示意圖，其中，1是磁阻電機(jī)定子，2是磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子，3是磁阻電機(jī)繞組，4是錐形定子，5是錐形轉(zhuǎn)子，6是偏置繞組，7是徑向懸浮繞組，8是軸向懸浮繞組，9是轉(zhuǎn)軸，10是12/8極開關(guān)磁阻電機(jī)繞組，11是錐形磁軸承Ⅰ，12是錐形磁軸承Ⅱ，13、14、15分別為x、y、z軸方向坐標(biāo)軸的正方向。

所述錐形磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)，包括錐形磁軸承Ⅰ、開關(guān)磁阻電機(jī)和錐形磁軸承Ⅱ；

所述開關(guān)磁阻電機(jī)布置在錐形磁軸承Ⅰ和錐形磁軸承Ⅱ之間；

錐形磁軸承Ⅰ由錐形定子Ⅰ、錐形轉(zhuǎn)子Ⅰ、偏置繞組Ⅰ、徑向懸浮繞組Ⅰ和軸向懸浮繞組Ⅰ構(gòu)成；

錐形磁軸承Ⅱ由錐形定子Ⅱ、錐形轉(zhuǎn)子Ⅱ、偏置繞組Ⅱ、徑向懸浮繞組Ⅱ和軸向懸浮繞組Ⅱ構(gòu)成；

所述開關(guān)磁阻電機(jī)由磁阻電機(jī)定子、磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子和磁阻電機(jī)繞組構(gòu)成；

所述錐形轉(zhuǎn)子Ⅰ布置在錐形定子Ⅰ內(nèi)，錐形轉(zhuǎn)子Ⅱ布置在錐形定子Ⅱ內(nèi)，磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子布置在磁阻電機(jī)定子內(nèi)；所述錐形轉(zhuǎn)子Ⅰ、磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子和錐形轉(zhuǎn)子Ⅱ套在轉(zhuǎn)軸上；

所述錐形定子Ⅰ和錐形定子Ⅱ均為錐形凸極結(jié)構(gòu)，所述錐形轉(zhuǎn)子Ⅰ和錐形轉(zhuǎn)子Ⅱ均為錐形圓柱結(jié)構(gòu)；錐形定子Ⅰ、錐形定子Ⅱ、錐形轉(zhuǎn)子Ⅰ和錐形轉(zhuǎn)子Ⅱ的錐形角相等；錐形定子Ⅰ和錐形轉(zhuǎn)子Ⅰ的錐形角開口方向相同，錐形定子Ⅱ和錐形轉(zhuǎn)子Ⅱ的錐形角開口方向相同；錐形定子Ⅰ和錐形轉(zhuǎn)子Ⅰ的錐形角開口方向與錐形定子Ⅱ和錐形轉(zhuǎn)子Ⅱ的錐形角開口方向相反；

所述磁阻電機(jī)定子和磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子均為凸極結(jié)構(gòu)，磁阻電機(jī)定子的齒數(shù)為12，磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子的齒數(shù)為8；所述開關(guān)磁阻電機(jī)的相數(shù)為3；

所述錐形定子Ⅰ由4個錐形E型結(jié)構(gòu)Ⅰ構(gòu)成，4個錐形E型結(jié)構(gòu)Ⅰ均勻分布，每個錐形E型結(jié)構(gòu)Ⅰ之間相差90°；每個錐形E型結(jié)構(gòu)Ⅰ的齒數(shù)為3，包括1個寬齒Ⅰ和2個窄齒Ⅰ，且寬齒Ⅰ位于兩個窄齒Ⅰ之間；所述寬齒Ⅰ的齒寬是窄齒Ⅰ的二倍；

所述每個寬齒Ⅰ上均繞有3個寬齒繞組Ⅰ，在所述每個寬齒Ⅰ上選取1個寬齒繞組Ⅰ，串聯(lián)成1個偏置繞組Ⅰ，從而形成3個偏置繞組Ⅰ；

所述每個窄齒Ⅰ上均繞有1個徑向懸浮繞組Ⅰ和1個軸向懸浮繞組Ⅰ，即共8個軸向懸浮繞組Ⅰ和8個徑向懸浮繞組Ⅰ；

所述8個軸向懸浮繞組Ⅰ串聯(lián)一起，構(gòu)成1個軸向懸浮繞組串Ⅰ；

在水平正方向錐形E型結(jié)構(gòu)Ⅰ位置處的兩個窄齒Ⅰ上的2個徑向懸浮繞組Ⅰ串聯(lián)在一起，構(gòu)成1個水平正方向徑向懸浮繞組串Ⅰ；在水平負(fù)方向錐形E型結(jié)構(gòu)Ⅰ位置處的兩個窄齒Ⅰ上的2個徑向懸浮繞組Ⅰ串聯(lián)在一起，構(gòu)成1個水平負(fù)方向徑向懸浮繞組串Ⅰ；所述1個水平正方向徑向懸浮繞組串Ⅰ和1個水平負(fù)方向徑向懸浮繞組串Ⅰ串聯(lián)在一起，構(gòu)成1個水平徑向懸浮繞組Ⅰ；

在豎直正方向錐形E型結(jié)構(gòu)Ⅰ位置處的兩個窄齒Ⅰ上的2個徑向懸浮繞組Ⅰ串聯(lián)在一起，構(gòu)成1個豎直正方向徑向懸浮繞組串Ⅰ；在豎直負(fù)方向錐形E型結(jié)構(gòu)Ⅰ位置處的兩個窄齒Ⅰ上的2個徑向懸浮繞組Ⅰ串聯(lián)在一起，構(gòu)成1個豎直負(fù)方向徑向懸浮繞組串Ⅰ；所述1個豎直正方向徑向懸浮繞組串Ⅰ和1個豎直負(fù)方向徑向懸浮繞組串Ⅰ串聯(lián)在一起，構(gòu)成1個豎直徑向懸浮繞組Ⅰ；

所述錐形定子Ⅱ由4個錐形E型結(jié)構(gòu)Ⅱ構(gòu)成，4個錐形E型結(jié)構(gòu)Ⅱ均勻分布，每個錐形E型結(jié)構(gòu)Ⅱ之間相差90°；每個錐形E型結(jié)構(gòu)Ⅱ的齒數(shù)為3，包括1個寬齒Ⅱ和2個窄齒Ⅱ，且寬齒Ⅱ位于兩個窄齒Ⅱ之間；所述寬齒Ⅱ的齒寬是窄齒Ⅱ的二倍；

所述每個寬齒Ⅱ上均繞有3個寬齒繞組Ⅱ，在所述每個寬齒Ⅱ上選取1個寬齒繞組Ⅱ，串聯(lián)成1個偏置繞組Ⅱ，從而形成3個偏置繞組Ⅱ；

所述每個窄齒Ⅱ上均繞有1個徑向懸浮繞組Ⅱ和1個軸向懸浮繞組Ⅱ，即共8個軸向懸浮繞組Ⅱ和8個徑向懸浮繞組Ⅱ；

所述8個軸向懸浮繞組Ⅱ串聯(lián)一起，構(gòu)成1個軸向懸浮繞組串Ⅱ；

在水平正方向錐形E型結(jié)構(gòu)Ⅱ位置處的兩個窄齒Ⅱ上的2個徑向懸浮繞組Ⅱ串聯(lián)在一起，構(gòu)成1個水平正方向徑向懸浮繞組串Ⅱ；在水平負(fù)方向錐形E型結(jié)構(gòu)Ⅱ位置處的兩個窄齒Ⅱ上的2個徑向懸浮繞組Ⅱ串聯(lián)在一起，構(gòu)成1個水平負(fù)方向徑向懸浮繞組串Ⅱ；所述1個水平正方向徑向懸浮繞組串Ⅱ和1個水平負(fù)方向徑向懸浮繞組串Ⅱ串聯(lián)在一起，構(gòu)成1個水平徑向懸浮繞組Ⅱ；

在豎直正方向錐形E型結(jié)構(gòu)Ⅱ位置處的兩個窄齒Ⅱ上的2個徑向懸浮繞組Ⅱ串聯(lián)在一起，構(gòu)成1個豎直正方向徑向懸浮繞組串Ⅱ；在豎直負(fù)方向錐形E型結(jié)構(gòu)Ⅱ位置處的兩個窄齒Ⅱ上的2個徑向懸浮繞組Ⅱ串聯(lián)在一起，構(gòu)成1個豎直負(fù)方向徑向懸浮繞組串Ⅱ；所述1個豎直正方向徑向懸浮繞組串Ⅱ和1個豎直負(fù)方向徑向懸浮繞組串Ⅱ串聯(lián)在一起，構(gòu)成1個豎直徑向懸浮繞組Ⅱ；

所述1個軸向懸浮繞組Ⅰ和1個軸向懸浮繞組Ⅱ串聯(lián)，構(gòu)成1個軸向懸浮繞組；

所述開關(guān)磁阻電機(jī)定子齒數(shù)為12，其每個定子齒上繞有1個繞組，每4個相隔90°的磁阻電機(jī)定子齒上的繞組，采用串聯(lián)、或并列、或串并結(jié)合的連接方式，連接在一起，構(gòu)成1個磁阻電機(jī)繞組，共形成3個磁阻電機(jī)繞組；

1個磁阻電機(jī)繞組與1個偏置繞組Ⅰ和1個偏置繞組Ⅱ串聯(lián)，構(gòu)成1個轉(zhuǎn)矩繞組，共3個，即為三相轉(zhuǎn)矩繞組。

所述三相轉(zhuǎn)矩繞組電流之和產(chǎn)生的合成磁通，作為兩錐形轉(zhuǎn)子懸浮的偏置磁通；3相轉(zhuǎn)矩繞組電流的控制方法與傳統(tǒng)開關(guān)磁阻電機(jī)相同；控制x和y方向的四個懸浮繞組電流，以及軸向繞組電流的大小和方向，進(jìn)而可產(chǎn)生徑向懸浮所需的大小和方向均可控的四個徑向磁拉力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子的徑向四自由度懸浮運(yùn)行；控制z方向懸浮繞組電流的大小和方向，以及結(jié)合四個徑向懸浮繞組電流和3相轉(zhuǎn)矩繞組電流，進(jìn)而產(chǎn)生軸向懸浮所需的軸向磁拉力，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子的軸向懸浮，最終實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子的五自由度懸浮。

圖2為本發(fā)明A相轉(zhuǎn)矩繞組在12/8極開關(guān)磁阻電機(jī)部分產(chǎn)生的磁通分布示意圖。A相轉(zhuǎn)矩繞組由4個彼此在空間上相隔90°的線圈，采用串聯(lián)、或并聯(lián)、或兩并兩串的方式連接而成；A相轉(zhuǎn)矩繞組電流產(chǎn)生的四極對稱磁通，圖2中標(biāo)號為16，呈NSNS分布。當(dāng)A相轉(zhuǎn)矩繞組導(dǎo)通時，在磁阻電機(jī)內(nèi)產(chǎn)生的磁場，用于產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩；A、B、C三相轉(zhuǎn)矩繞組在磁軸承內(nèi)產(chǎn)生的合成磁場用于懸浮控制的偏置磁場。B、C相的轉(zhuǎn)矩繞組與A相轉(zhuǎn)矩繞組結(jié)構(gòu)相同，僅在位置上與A相相差30°和-30°。

圖3是錐形磁軸承Ⅰ的磁通分布圖。A、B、C三相轉(zhuǎn)矩繞組產(chǎn)生的磁通如圖3中實(shí)線所示，其標(biāo)號為21；徑向懸浮繞組產(chǎn)生的磁通如圖中點(diǎn)虛線所示，其標(biāo)號為22；軸向懸浮繞組產(chǎn)生的磁通如圖中長虛線所示，其標(biāo)號為23。偏置繞組產(chǎn)生的磁通在4個軸向力定子齒上呈NNNN或SSSS分布，此時軸向懸浮繞組產(chǎn)生的磁通與偏置繞組磁通方向相同。在氣隙1處懸浮繞組和轉(zhuǎn)矩繞組產(chǎn)生磁通方向一樣，磁通增加；而在氣隙3處，方向相反，磁通減弱，進(jìn)而產(chǎn)生一個x正方向的懸浮力。在氣隙2處懸浮繞組和轉(zhuǎn)矩繞組產(chǎn)生磁通方向一樣，磁通增加，而在氣隙4處，磁通減弱，進(jìn)而產(chǎn)生一個y正方向的懸浮力。同理，當(dāng)懸浮繞組電流反向時，將產(chǎn)生反方向的懸浮力。因此，在給定A、B、C三相轉(zhuǎn)矩繞組電流時，合理控制x、y、z軸懸浮繞組電流的大小和方向，即可產(chǎn)生大小和方向均可控的懸浮力。

轉(zhuǎn)矩繞組電流可采用PWM控制、脈沖控制和角位置控制等，與傳統(tǒng)開關(guān)磁阻電機(jī)的控制方法相同，而懸浮電流采用斬波控制。A、B、C三相轉(zhuǎn)矩繞組電流可由電流傳感器實(shí)時檢測得到，轉(zhuǎn)子徑向位移由電渦流傳感器實(shí)時檢測獲得，經(jīng)PI調(diào)節(jié)得到兩個方向懸浮力的給定值。

圖4是錐形磁軸承Ⅱ的磁通分布圖。此時軸向懸浮繞組產(chǎn)生的磁通與偏置繞組磁通方向相反。由于軸向懸浮繞組在兩個錐形磁軸承中的磁通方向相反，因此將產(chǎn)生一個大小和方向均可控制的軸向懸浮力，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子的軸向懸浮。

如圖5所示，為本發(fā)明錐形磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)控制方法的系統(tǒng)框圖。轉(zhuǎn)矩控制可采用PWM控制、脈沖控制和角位置控制等傳統(tǒng)開關(guān)磁阻電機(jī)的控制方法，而懸浮控制則采用電流斬波控制的方式。

轉(zhuǎn)矩控制為：檢測電機(jī)轉(zhuǎn)子位置信息，經(jīng)計算分別得到實(shí)際轉(zhuǎn)速ω和每相的開通角θ_on和關(guān)斷角θ_off，將轉(zhuǎn)速誤差信號進(jìn)行PI調(diào)節(jié)，獲得轉(zhuǎn)矩繞組電流參考值再利用電流斬波控制讓實(shí)際轉(zhuǎn)矩繞組電流跟蹤并利用開通角θ_on和關(guān)斷角θ_off控制轉(zhuǎn)矩繞組功率電路的導(dǎo)通狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)。

懸浮控制為：將位移誤差信號進(jìn)行PID調(diào)節(jié)獲得給定懸浮力再結(jié)合實(shí)測三相轉(zhuǎn)矩繞組電流之和(i₁+i₂+i₃)，即可通過懸浮繞組電流控制器計算出：錐形磁軸承Ⅰ的x方向懸浮繞組電流參考值和y軸方向懸浮繞組電流參考值錐形磁軸承Ⅱ的x方向懸浮繞組電流參考值和y軸方向懸浮繞組電流參考值z軸方向懸浮繞組電流參考值

利用電流斬波控制方法，讓錐形磁軸承Ⅰ的x軸方向懸浮繞組實(shí)際電流i_s1跟蹤該方向懸繞組電流參考值讓y軸方向懸浮繞組的實(shí)際電流i_s2跟蹤該方向懸浮繞組電流參考值

讓錐形磁軸承Ⅱ的x軸方向懸浮繞組實(shí)際電流i_s3跟蹤該方向懸繞組電流參考值讓y軸方向懸浮繞組的實(shí)際電流i_s4跟蹤該方向懸浮繞組電流參考值

讓z軸方向懸浮繞組實(shí)際電流i_z跟蹤該方向懸繞組電流參考值從而實(shí)時調(diào)節(jié)懸浮力，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的五自由度懸浮。

如圖6所示，為本發(fā)明的懸浮繞組電流計算方法框圖。圖中，k_f1、k_f2為懸浮力系數(shù)，其表達(dá)式為：

式中，μ₀為真空磁導(dǎo)率，l為磁軸承部分的軸向長度，r為磁軸承轉(zhuǎn)子的平均半徑，α_s為E型結(jié)構(gòu)窄定子的極弧角，δ為磁軸承部分的單邊氣隙長度，γ為E型結(jié)構(gòu)寬、窄定子磁極中心線的夾角，ε為錐形角。

錐形磁軸承Ⅰ的x和y軸方向懸浮力和的表達(dá)式為：

式中，i₁、i₂、i₃分別為A、B、C三相轉(zhuǎn)矩繞組的電流，分別為錐形磁軸承Ⅰ的x、y軸方向懸浮繞組電流，N_b、N_s分別偏置繞組和徑向懸浮繞組的匝數(shù)，N_z為軸向懸浮繞組的匝數(shù)，i_z為軸向懸浮繞組的電流。

錐形磁軸承Ⅱ的x和y軸方向懸浮力和的表達(dá)式為：

式中，分別為錐形磁軸承Ⅱ的x、y軸方向懸浮繞組電流。

z軸方向懸浮力的表達(dá)式為：

式中，N_z為軸向懸浮繞組的匝數(shù)，i_z為軸向懸浮繞組的電流。

為減小控制難度，令

則，z軸方向懸浮力的表達(dá)式變?yōu)椋?/p>

進(jìn)而，可以得到錐形磁軸承Ⅰ和錐形磁軸承Ⅱ的x和y軸方向懸浮力表達(dá)式分別為：

由表達(dá)式(9)～(13)可知，通過簡化處理后，錐形磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)的徑向、軸向懸浮力與轉(zhuǎn)子位置角θ無關(guān)，僅與電機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)、三相轉(zhuǎn)矩繞組電流和四個懸浮繞組電流有關(guān)。其中，四個徑向懸浮力僅與該方向徑向力電流、三相轉(zhuǎn)矩繞組電流以及軸向懸浮力有關(guān)；又因?yàn)槲鍌€懸浮力均與轉(zhuǎn)子位置角無關(guān)，因此轉(zhuǎn)矩和懸浮力間可解耦控制。

需要指出的是，由于懸浮力正負(fù)隨懸浮繞組電流的正負(fù)變化而變化，因此懸浮繞組電流方向在控制時會發(fā)生變化，需采用可調(diào)電流方向的功率變換器。

本發(fā)明磁懸浮電機(jī)的控制方法，所述錐形磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)包括1個開關(guān)磁阻磁阻電機(jī)和2個錐形磁軸承，其中開關(guān)磁阻電機(jī)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，2個錐形磁軸承產(chǎn)生五個方向懸浮力，以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子五個方向的懸浮運(yùn)行；所述電機(jī)包括3相轉(zhuǎn)矩繞組，4個徑向懸浮繞組和1個軸向懸浮繞組，其中，獨(dú)立控制3相轉(zhuǎn)矩繞組電流，以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩，并產(chǎn)生偏置磁通；獨(dú)立控制5個懸浮繞組電流，實(shí)現(xiàn)五自由度懸浮調(diào)節(jié)；包括如下步驟：

步驟A，獲取給定轉(zhuǎn)矩繞組電流、開通角和關(guān)斷角；具體步驟如下：

步驟A-1，采集轉(zhuǎn)子實(shí)時轉(zhuǎn)速，得到轉(zhuǎn)子角速度ω；

步驟A-2，將轉(zhuǎn)子角速度ω與設(shè)定的參考角速度ω^*相減，得到轉(zhuǎn)速差Δω；

步驟A-3，當(dāng)ω≤ω₀時，ω₀為臨界速度設(shè)定值，其由電機(jī)實(shí)際工況確定；所述轉(zhuǎn)速差Δω，通過比例積分控制器，獲得轉(zhuǎn)矩繞組電流參考值i_m^*；開通角θ_on和關(guān)斷角θ_off保持恒定，θ_on和θ_off取值由電機(jī)結(jié)構(gòu)形式?jīng)Q定；

步驟A-4，當(dāng)ω>ω₀時，所述轉(zhuǎn)速差Δω，通過比例積分控制器，獲得開通角θ_on和關(guān)斷角θ_off，轉(zhuǎn)矩繞組電流不控制；

步驟B，獲取錐形磁軸承Ⅰ的x軸和y軸方向給定懸浮力；其具體步驟如下：

步驟B-1，獲取錐形轉(zhuǎn)子Ⅰ的x軸和y軸方向的實(shí)時位移信號α₁和β₁，其中，x軸為水平方向，y軸為豎直方向；

步驟B-2，將實(shí)時位移信號α₁和β₁分別與給定的參考位移信號α₁^*和β₁^*相減，分別得到x軸方向和y軸方向的實(shí)時位移信號差Δα₁和Δβ₁，將所述實(shí)時位移信號差Δα₁和Δβ₁經(jīng)過比例積分微分控制器，得到錐形磁軸承Ⅰ的x軸方向懸浮力和y軸方向懸浮力

步驟C，獲取錐形磁軸承Ⅱ的x軸和y軸方向給定懸浮力；其具體步驟如下：

步驟C-1，獲取錐形轉(zhuǎn)子Ⅱ的x軸和y軸方向的實(shí)時位移信號α₂和β₂；

步驟C-2，將實(shí)時位移信號α₂和β₂分別與給定的參考位移信號α₂^*和β₂^*相減，分別得到x軸方向和y軸方向的實(shí)時位移信號差Δα₂和Δβ₂，將所述實(shí)時位移信號差Δα₂和Δβ₂經(jīng)過比例積分微分控制器，得到錐形磁軸承Ⅱ的x軸方向懸浮力和y軸方向懸浮力

步驟D，獲取z軸方向給定懸浮力；其具體步驟如下：

步驟D-1，獲取轉(zhuǎn)子z軸方向的實(shí)時位移信號z，其中z軸與x軸和y軸方向垂直；

步驟D-2，將實(shí)時位移信號z與給定的參考位移信號z^*相減，得到z軸方向的實(shí)時位移信號差Δz，將所述實(shí)時位移信號差Δz經(jīng)過比例積分微分控制器，得到的z軸方向懸浮力

步驟E，調(diào)節(jié)懸浮力，具體步驟如下：

步驟E-1，采集m相實(shí)時的轉(zhuǎn)矩繞組電流，根據(jù)所述懸浮力和以及電流計算公式和解算得到錐形磁軸承Ⅰ的x方向懸浮繞組電流參考值和y軸方向懸浮繞組電流參考值其中，k_f1、k_f2為懸浮力系數(shù)，μ₀為真空磁導(dǎo)率，l為磁軸承部分的軸向長度，r為磁軸承轉(zhuǎn)子的平均半徑，α_s為E型結(jié)構(gòu)窄齒的極弧角，δ為磁軸承部分的單邊氣隙長度，N_b、N_s分別偏置繞組和徑向懸浮繞組的匝數(shù)，N_z為軸向懸浮繞組的匝數(shù)，i_k為第k相轉(zhuǎn)矩繞組電流，m為相數(shù)，其值為3，γ為E型結(jié)構(gòu)寬齒與窄齒間的夾角，ε為錐形角；

步驟E-2，根據(jù)所述懸浮力和以及電流計算公式和解算得到錐形磁軸承Ⅱ的x方向懸浮繞組電流參考值和y軸方向懸浮繞組電流參考值

步驟E-3，采集m相實(shí)時的轉(zhuǎn)矩繞組電流和四個徑向懸浮繞組電流，根據(jù)所述懸浮力以及電流計算公式解算得到z軸方向懸浮繞組電流參考值

步驟E-4，利用電流斬波控制方法，用錐形磁軸承Ⅰ的x軸方向懸浮繞組實(shí)際電流i_s1跟蹤該方向懸繞組電流參考值用y軸方向懸浮繞組的實(shí)際電流i_s2跟蹤該方向懸浮繞組電流參考值

用錐形磁軸承Ⅱ的x軸方向懸浮繞組實(shí)際電流i_s3跟蹤該方向懸繞組電流參考值用y軸方向懸浮繞組的實(shí)際電流i_s4跟蹤該方向懸浮繞組電流參考值

用z軸方向懸浮繞組實(shí)際電流i_z跟蹤該方向懸繞組電流參考值從而實(shí)時調(diào)節(jié)懸浮力；

步驟F，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩；具體步驟如下：

步驟F-1，當(dāng)ω≤ω₀時，利用電流斬波控制方法，以轉(zhuǎn)矩繞組的實(shí)際電流i_m跟蹤轉(zhuǎn)矩繞組電流參考值i_m^*，進(jìn)而實(shí)時調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩繞組電流i_m，進(jìn)而達(dá)到調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩的目的；

步驟F-2，當(dāng)ω>ω₀時，利用角度位置控制方法，調(diào)節(jié)開通角θ_on和關(guān)斷角θ_off的取值，從而實(shí)時調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩。

需要指出的是，本發(fā)明結(jié)構(gòu)拓展性好，對開關(guān)磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)無限制，只要兩相工作制以上的開關(guān)磁阻電機(jī)均適用，僅需在磁軸承寬齒數(shù)上纏繞相對應(yīng)相數(shù)個偏置繞組即可，而其他結(jié)構(gòu)均不變。

綜上所述，本發(fā)明在結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)矩和懸浮力的解耦；開關(guān)磁阻電機(jī)電樞繞組與磁軸承偏置繞組串聯(lián)同時勵磁的方式，提升了系統(tǒng)的機(jī)電能量轉(zhuǎn)換效率，以及提高了電流的利用率；僅需控制五個方向懸浮繞組電流，即可產(chǎn)生五個方向的所需懸浮力，控制變量少，懸浮控制簡單，懸浮系統(tǒng)功率變換器成本?。晦D(zhuǎn)矩控制與傳統(tǒng)開關(guān)磁阻電機(jī)相同，利于轉(zhuǎn)矩輸出，高速適應(yīng)性進(jìn)一步加強(qiáng)。

對該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，根據(jù)以上實(shí)施類型可以很容易聯(lián)想其他的優(yōu)點(diǎn)和變形。因此，本發(fā)明并不局限于上述具體實(shí)例，其僅僅作為例子對本發(fā)明的一種形態(tài)進(jìn)行詳細(xì)、示范性的說明。在不背離本發(fā)明宗旨的范圍內(nèi)，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)上述具體實(shí)例通過各種等同替換所得到的技術(shù)方案，均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍及其等同范圍之內(nèi)。