一種調(diào)節(jié)永磁盤式電機軸向力的控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電機控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種永磁盤式電機軸向力的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 螺旋槳、風機、水泵等需要電機驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)機械負載在運行時，會產(chǎn)生隨轉(zhuǎn)速變化 的巨大的軸向推力，為了阻止軸向位移，必須通過推力軸承來抵消軸向推力，長時間運行會 導致推力軸承的快速磨損；當這部分力很大的時候，需要增加推力面，不但增加了系統(tǒng)的摩 擦損耗，還需要一套潤滑系統(tǒng)。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中，有通過軸向磁懸浮軸承來抵消軸向推力，這往往需要額外增加一套 軸承裝置，不但增加了成本，而且增加了軸向的尺寸。
[0004] 另外有通過永磁體產(chǎn)生的吸力來抵消軸向推力，但這種吸力不可調(diào)節(jié)，當風機、水 泵等負載轉(zhuǎn)速變化的時候，軸向推力變化，無法動態(tài)的抵消這部分推力，僅僅可以在一個很 小的范圍內(nèi)平衡軸向力，而且該方法依然需要增加一套裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決需要電機驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)機械在運行時為了抵消軸向推力出現(xiàn)的上述問題， 本發(fā)明提供了一種調(diào)節(jié)永磁盤式電機軸向力的控制方法。
[0006] 本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是：一種調(diào)節(jié)永磁盤式電機軸向力的 控制方法，永磁盤式電機包括定子2、轉(zhuǎn)子3、軸1、變頻器7,其中定子2上嵌有繞組4,繞組 4與變頻器7的輸出連接，轉(zhuǎn)子3上貼有永磁體5,轉(zhuǎn)子3與軸1連接，在接到軸向力/^ ut、轉(zhuǎn) 矩辨P轉(zhuǎn)速指令時，變頻器7獲得轉(zhuǎn)子3的位置信號，計算出需要施加的電流幅值A(chǔ)相位 A和頻率/，然后將電流施加到繞組4中，產(chǎn)生要求的旋轉(zhuǎn)定子磁場，與轉(zhuǎn)子3上的永磁體 5相互作用，產(chǎn)生要求的軸向力和轉(zhuǎn)矩7；要求軸向力/^in與實際軸向力Kut大小相同，方 向相反，具體方法如下： 根據(jù)電機學原理，A相，B相和C相繞組所通電流分別為JA、JB和
【主權(quán)項】
1. 一種調(diào)節(jié)永磁盤式電機軸向力的控制方法，其特征在于：永磁盤式電機包括定子 (2)、轉(zhuǎn)子（3)、軸（1)、變頻器（7)，其中定子（2)上嵌有繞組（4)，繞組（4)與變頻器（7)的輸 出連接，轉(zhuǎn)子（3 )上貼有永磁體（5 )，轉(zhuǎn)子（3 )與軸（1)連接，在接到軸向力（4)、轉(zhuǎn)矩（D和 轉(zhuǎn)速（指令時，變頻器（7 )獲得轉(zhuǎn)子（3 )的位置信號，計算出需要施加的電流幅值（J)、相 位（A)和頻率（/)，然后將電流施加到繞組（4)中，產(chǎn)生要求的旋轉(zhuǎn)定子磁場，與轉(zhuǎn)子（3) 上的永磁體（5)相互作用，產(chǎn)生要求的軸向力（/^)和轉(zhuǎn)矩（7V，要求軸向力（/^)與實際軸 向力（4)大小相同，方向相反，具體方法如下： 根據(jù)電機學原理，A相，B相和C相繞組所通電流分別為JA、JB和
其中： /為交流電的幅值，單位V; /為交流電的頻率，單位Hz; 心為初始相位，單位rad; t為時間，單位s; S極的軸線4與A相繞組軸線的夾角為么=2JT/(+A，初始夾角為A，么對時間t求導可以得到旋轉(zhuǎn)角速度ws=2 31 /; N極的軸線式與A相繞組軸線的夾角為&初始夾角為 定子磁場S極軸線4與轉(zhuǎn)子磁場N極軸線4?的夾角為0=A+ ^i+I; 根據(jù)電磁場原理，可以得出如下方程：
其中： "3轉(zhuǎn)矩，順時針為正，逆時針為負； /^為定轉(zhuǎn)子之間的電磁力，吸力為正，斥力為負； 先，4為系數(shù)； 戽為轉(zhuǎn)子永磁體單獨作用產(chǎn)生的磁場基波幅值； 4為定子單獨作用產(chǎn)生的磁場基波幅值，其值與定子繞組通的電流幅值/成正tt,B=k3I-, 必為定子繞組產(chǎn)生的磁場S極中線與轉(zhuǎn)子磁場N極中線之間的夾角，0 =1+1; 在給定系統(tǒng)需求的辨口 /^時，上述方程僅有戽和必為未知量，可以求解出戽和必， 再結(jié)合運行轉(zhuǎn)速％和轉(zhuǎn)子初始位置〃2，可以求解出（a)式中的三個控制變量，表達式為：
向A相、B相和C相繞組分別提供（a)式中的電流，即可以得到需要的轉(zhuǎn)矩（7入軸向力 (&)和轉(zhuǎn)速（％)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種調(diào)節(jié)永磁盤式電機軸向力的控制方法，其特征在于：所 述轉(zhuǎn)子（3)的位置信號通過位置傳感器（6)或者無位置傳感器算法獲得。
【專利摘要】一種調(diào)節(jié)永磁盤式電機軸向力的控制方法，永磁盤式電機包括定子、轉(zhuǎn)子、軸、變頻器，其中定子上嵌有繞 組，繞組與變頻器的輸出連接，轉(zhuǎn)子上貼有永磁體，轉(zhuǎn)子與軸1連接，在接到軸向力、轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速指令時，變頻器獲得轉(zhuǎn)子的位置信號，計算出需要施加的電流幅 值、相位和頻率，然后將電流施加到繞組中，產(chǎn)生要求的旋轉(zhuǎn)定子磁場，與轉(zhuǎn)子上的永磁體相互作用，產(chǎn)生要求的軸向力Fin和轉(zhuǎn)矩T，充分利用了永磁盤式電機自身產(chǎn)生軸向力的特點，可以將旋轉(zhuǎn)力矩T和軸向力Fin單獨控制，平衡負載或者重力產(chǎn)生的軸向力Fout，從而有效的降低推力軸承的體積和磨損，同時提高系統(tǒng)的效率，而且不需要額外增加任何裝置。
【IPC分類】H02P6-00
【公開號】CN104579030
【申請?zhí)枴緾N201510039832
【發(fā)明人】畢劉新
【申請人】大連冠力電機科技有限公司, 畢劉新
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2015年1月27日