一种低成本、低中断周期的无轴承永磁薄片电机转子径向位移高精度辩识方法

技术特征：
1.一种低成本、低中断周期的无轴承永磁薄片电机转子径向位移高精度辩识方法，所述无轴承永磁薄片电机采用六齿一对极的电机结构，包括6个l型定子；每个l型定子包括轴向的定子轭和径向定子齿，环绕在薄片状转子周围，径向定子齿与转子平齐，每个轴向定子轭分别绕有悬浮绕组和转矩绕组，所述转矩绕组为一对极，悬浮绕组为两对极，同时实现悬浮控制和旋转控制；所述l型定子底部通过铁心导磁环相连；所述薄片状转子外侧贴有一对极永磁体；所述永磁体磁场在空间上呈正弦分布；其特征在于，在径向定子槽口依次安装3个可编程霍尔传感器hall1—hall3，相邻霍尔传感器间的间隔角度均为120度；基于hall1—hall3的输出信号求解位移；具体地，将转子机械固定于中心位置，旋转转子，获取hall1—hall3的输出信号，此时输出信号与位移变化无关；取三个霍尔信号幅值的平均值，即永磁磁链系数k4；三个霍尔信号分别减去基础永磁磁链部分，获得仅与位移变化有关的霍尔信号，然后进行简化处理，得到三个霍尔信号的有效分量；将简化后的霍尔信号乘以一倍频于转子频率的余弦负序分量，进行求和处理，获得转子径向位移x；将简化后的霍尔信号乘以一倍频于转子频率的正弦负序分量，求和后取相反数，获得转子径向位移y。2.根据权利要求1所述的一种低成本、低中断周期的无轴承永磁薄片电机转子径向位移高精度辩识方法，其特征在于，所述步骤s1中将转子外部均匀缠绕数层绝缘胶带，实现将转子固定在中心位置的目的；对于霍尔传感器hall1，输出信号与转子在沿hall1方向及垂直于hall1方向的位移、转子角度、永磁磁链有关；所述薄片转子没有硅钢片，电枢漏磁磁阻较大，故忽略漏磁，输出信号的表达形式如下：hall1＝k1*l*cos(θ
l-θ0)cos(ωt-θ0) k2*l*sin(θ
l-θ0)sin(ωt-θ0) k4*cos(ωt-θ0)其中θ
l
代表偏心的角度，l代表偏心的长度，ωt代表转子角度，θ0代表hall1所在的机械角度；k1是沿hall1方向的位移系数，k2是垂直于hall1方向的位移系数，k4是不偏心时的永磁磁链系数；以hall1所在位置为起始点，取θ0＝0，将测量得到的k4代入表达式并减掉这一项，则hall1中仅与位移有关的分量hall
1_eff
表达式如下：hall
1_eff
＝k1*l*cos(θ
l-θ0)cos(ωt-θ0) k2*l*sin(θ
l-θ0)sin(ωt-θ0)由于相邻霍尔传感器间的间隔角度均为120度，分别将θ0 2pi/3、θ
0-2pi/3代入θ0，得到hall
2_eff
和hall
3_eff
：hall
2_eff
＝k1*l*cos(θ
l-θ
0-2pi/3)cos(ωt-θ
0-2pi/3) k2*l*sin(θ
l-θ
0-2pi/3)sin(ωt-θ
0-2pi/3)3.根据权利要求2所述的一种低成本、低中断周期的无轴承永磁薄片电机转子径向位移高精度辩识方法，其特征在于，将3个与位移有关的分量分别进行简化处理如下：
4.根据权利要求3所述的一种低成本、低中断周期的无轴承永磁薄片电机转子径向位移高精度辩识方法，其特征在于，将简化后的霍尔信号乘以一倍频于转子频率的余弦负序分量，进行求和处理，获得转子径向位移x，具体如下：将简化后的霍尔信号乘以一倍频于转子频率的正弦负序分量，求和后取相反数，获得与x比例相同的转子径向位移y，具体如下：

技术总结
本发明公开了一种低成本、低中断周期的无轴承永磁薄片电机转子径向位移高精度辩识方法，在径向定子槽口以相同角度均匀安装3个霍尔传感器，基于输出信号求解位移；将转子机械固定于中心位置，旋转转子，取三个霍尔输出信号幅值的平均值作为永磁磁链系数；将霍尔信号分别减去基础永磁磁链部分，获得仅与位移变化有关的信号，然后进行简化处理，得到信号的有效分量；将简化后的霍尔信号乘以一倍频于转子频率的余弦负序分量，进行求和处理，获得转子径向位移x；将简化后的霍尔信号乘以一倍频于转子频率的正弦负序分量，求和后取相反数，获得转子径向位移y；本发明采用负序解耦法，算法精简，效率大幅提高，有效减少中断周期，同时可以兼顾硬件成本。以兼顾硬件成本。以兼顾硬件成本。


技术研发人员：张艺 王宇 赵攀
受保护的技术使用者：南京航空航天大学
技术研发日：2022.03.07
技术公布日：2022/6/10