白郭蒙，单文桃，恽之恒

（江苏理工学院机械工程学院，江苏常州 213001）

高速电主轴作为数控机床的核心功能部件之一，具有高转速、高精度和高效率等特点。主轴电机分为异步电机和永磁同步电机，当前永磁同步电主轴因其转子不发热、功率密度高等优点而被广泛应用[1]。随着无轴承电机研究的不断完善，无轴承技术得到了进一步的应用，将无轴承技术应用在永磁同步电主轴上具有重要的实际意义。无轴承永磁同步电 主 轴（Bearingless Permanent Synchronous Motorized Spindle，BPMSMS）既继承了永磁同步电主轴的优良特性，又避免了转子与支撑轴承的接触，进一步减少了实际工况中由于转子振动所产生的噪声。在电主轴上使用无轴承技术虽可以不考虑各种支撑轴承的缺点[2-4]，但其控制技术却尤为重要。无轴承永磁同步电主轴控制策略的好坏会直接影响工件加工精度和效率的高低。

目前，无轴承电机悬浮力控制策略主要分为基于转子磁场定向控制的位移-电流双闭环控制策略[5-6]（包括悬浮力绕组独立控制）、直接悬浮力控制[7]和多变量非线性解耦控制[8]等。磁场定向控制需要频繁地进行坐标变换和扇区判断，计算量较大；直接控制采用了磁链观测器模型对悬浮力进行控制。该方法对于悬浮力是采用砰-砰控制，而不是连续控制，无法避免转子的振动问题；非线性解耦控制虽然可以实现转矩和悬浮力分量之间的无耦合，但是控制系统的逆模型较复杂，在实际应用中控制器的设计难以求取[9]。……