王晓琳 任新宇 邓智泉 廖启新

（1. 南京航空航天大学自动化学院 南京 210016 2.中国人民解放军理工大学理学院 南京 211101）

1 引言

无轴承技术具有无磨损、无污染、长寿命、高转速等优点，因此在航空航天、生命医疗和生物化工等领域具有很好的应用前景，但这些领域由于场合的特殊性，往往要求系统具有高可靠性、免维护的特性，且具备较强的冗余容错功能。另一方面，传统无轴承技术是将磁悬浮绕组与原有转矩绕组一起叠绕在定子槽内，同时实现悬浮与旋转功能[1-4]。然而双绕组的电机结构不仅增加电机及其功率和控制系统的复杂程度，很大程度上降低了整个系统的可靠性，而且当任意一相绕组发生故障时，系统将无法实现容错运行。

研究发现，多相单绕组无轴承永磁电机不仅能够实现稳定的悬浮控制，而且不仅在结构上比双绕组无轴承电机简单，还具有一定的冗余容错性[5-8]。这种电机定子上只有一套多相绕组，通过控制绕组中转矩电流分量和悬浮电流分量可以同时实现转子旋转和悬浮控制。由于每相绕组可独立控制，当某一相或多相绕组出现故障时，系统可以及时切断故障相，并调整相应的控制策略，保证系统在性能允许范围内继续运行，从而提高电机的可靠性。

关于无轴承电机单绕组结构方面，文献[9,10]提出了一种桥式结构：该结构只需要一套功率变换器用于驱动转矩，而悬浮力则由电压电流相对较低的辅助电源产生。……