1.一种无轴承无刷直流电机,最外部是圆筒形的环形定子(1),环形定子(1)内同轴套有转轴(7),转轴(7)外同轴固定套装转子铁芯(6),多个永磁体(5)以表贴式沿转子铁芯(6)的圆周表面均匀分布,相邻的两个永磁体(5)的极性相反,其特征是:环形定子(1)的内表面上沿圆周上均匀分布12个定子齿(4),转矩绕组(2)和悬浮力绕组(3)均缠绕在定子齿(12)上;悬浮力绕组(3)由U1-V1-W1和U2-V2-W2两套绕组系组成,U1-V1-W1绕组系由U1、V1、W1三相绕组组成,U2-V2-W2绕组系由U2、V2、W2三相绕组组成,每相绕组都有两个相同的线圈串联连接组成,共12个线圈,12个线圈按线圈U1、U2、W1、W2、V1、V2、U1、U2、W1、W2、V1、V2顺序沿逆时针方向依次缠绕于12个定子齿(4)上。
2.根据权利要求1所述的无轴承无刷直流电机,其特征是:转矩绕组(2)由A、B、C三相绕组组成,A相绕组由线圈A1、A2、A3、A4依次串联组成,B相绕组由线圈B1、B2、B3、B4依次串联组成,C相绕组由线圈C1、C2、C3、C4依次串联组成,按线圈A1、B1、C1、A2、B2、C2、A3、B3、C3、A4、B4、C4顺序沿逆时针方向依次缠绕于12个定子齿(4)上。
3.一种如权利要求1所述无轴承无刷直流电机的悬浮力控制方法,其特征是:任意时刻有且只有一套绕组系导通,当U1-V1-W1绕组系导通时,线圈U1、V1、W1分别产生悬浮力 、 ;当U2-V2-W2绕组系导通时,线圈U2、V2、W2分别产生悬浮力、 ;任意一套绕组系导通时所产生的悬浮力共同决定一个平面,产生平
面内的悬浮力。
4.根据权利要求3所述的悬浮力控制方法,其特征是:当转子铁芯(6)和转轴(7)逆时针旋转产生的转子角θ 为15˚~45˚、75˚~105˚、135˚~165˚、195˚~225˚、255˚~285˚、315˚~345˚之间时,U1-V1-W1绕组系导通;当转子角θ 为0˚~15˚、45˚~75˚、105˚~135˚、165˚~195˚、
225˚~255˚、285˚~315˚、345˚~360˚之间时,U2-V2-W2绕组系导通。
5.根据权利要求4所述的悬浮力控制方法,其特征是:在转轴(7)一端安置霍尔传感器(38)以检测转子角θ,将霍尔传感器(38)的输出端分别连接微分模块(41)、悬浮力电流给定值计算模块(35)和转矩绕组电流给定值计算模块(34);将悬浮力电流给定值计算模块(35)的输入端分别连接PID调节器(32、33),输出端依次连接到悬浮力电流跟踪型逆变器(37);将转矩绕组电流给定值计算模块(34)的输入端连接PI调节器(31),输出端依次连接到转矩流跟踪型逆变器(36);在转子径向x 和y 轴向上分别放置x 轴向、y 轴向电涡流位移传感器(39、40)以检测x、y 轴向上的实际位移,分别与给定的位移量x*和y*相比之后得到x和y轴方向上的位移偏差,该位移偏差经过对应的位移PID调节器生成x和y轴方向上的悬浮力给定值 和 ;将悬浮力给定值 和 以及转子角θ 输至悬浮力绕组电流给定值计算模块(35),根据转子角θ的不同,导通相应的绕组系。
6.根据权利要求5所述的悬浮力控制方法,其特征是:当转子角θ位于15˚~45˚、
75˚~105˚、135˚~165˚、195˚~225˚、255˚~285˚、315˚~345˚之间时,将x 轴方向上的悬浮力给定值 ,y 轴方向上的悬浮力给定值 和转子角θ 输至悬浮力绕组电流给定值计算模块(35),将x、y 轴方向上的悬浮力给定值 、 经2/3坐标变换得到沿u1、v1、w1方向上的悬浮力给定值 ,再计算出U1-V1-W1绕组系上的电流给定值 ;当转子角θ 位于0˚~15˚、45˚~75˚、105˚~135˚、165˚~195˚、
225˚~255˚、285˚~315˚、345˚~360˚之间时,将x、y 轴方向上的悬浮力给定值 、先变换到坐标系x2、y2轴方向上的悬浮力给定值 ,x2、y2轴是由x、y 轴按逆时针方向旋转30˚得到,再将 经2/3坐标变换得到沿u2、v2、w2方向上的悬浮力给定值 ,再计算出悬浮力绕组U2-V2-W2绕组系上的
电流给定值 ;然后将悬浮力绕组电流给定值 或
经过悬浮力电流跟踪型逆变器(37)得到三相悬浮力绕组的输入电流
或 ,最后输送给悬浮力绕组(3)产生悬浮力。
7. 根据权利要求3所述的悬浮力控制方法,其特征是:改变悬浮力绕组(3)的电流大小,产生平面内大小和方向可控的悬浮力。