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龙图腾网获悉南京航空航天大学申请的专利一种无轴承永磁电机的悬浮力全动态过程三段式控制方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN114915216B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-30发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202210645420.X，技术领域涉及：H02P6/08；该发明授权一种无轴承永磁电机的悬浮力全动态过程三段式控制方法是由王宇;吴章武设计研发完成，并于2022-06-08向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种无轴承永磁电机的悬浮力全动态过程三段式控制方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种无轴承永磁电机的悬浮力全动态过程三段式控制方法，分别提供x、y方向径向负载力突加和突减情况下的悬浮力控制方法；在负载力突变的过程中，按照逆变器所能提供的最快变化率来控制悬浮力的线性增加或者线性减小；通过合理设计悬浮力切换时间，就能实现动态过程中仅需三个阶段变换悬浮力后，系统即可重新进入稳态；整个动态过程中速度只存在一次超调、位移无超调即可收敛，减少了动态时间及动态过程中悬浮力切换次数，解决了现有直接悬浮力控制算法悬浮力切换次数过多，转子速度和转子位移不能以最快速度变化从而两者动态轨迹不能达到最优的问题。

本发明授权一种无轴承永磁电机的悬浮力全动态过程三段式控制方法在权利要求书中公布了：1.一种无轴承永磁电机的悬浮力全动态过程三段式控制方法，采用的无轴承永磁电机控制结构包括转矩绕组控制逆变器、悬浮绕组控制逆变器和无轴承永磁电机；所述转矩绕组控制逆变器包括直流电源U1，直流电源U1两端分别并联滤波电容C1和三个转矩桥臂；每个转矩桥臂包括两个串联的开关管；所述三个转矩桥臂中点分别连接至无轴承永磁电机的三相转矩绕组A、B、C；所述悬浮绕组控制逆变器包括直流电源U2，直流电源U2两端分别并联滤波电容C2和三个悬浮桥臂；每个悬浮桥臂包括两个串联的开关管；所述三个悬浮桥臂中点分别连接至无轴承永磁电机的三相悬浮绕组a、b、c；所述无轴承永磁电机定子上安装有x方向电涡流传感器和y方向电涡流传感器； 其特征在于，所述悬浮力控制方法包括：1x方向径向负载力突加；2y方向径向负载力突加；3x方向径向负载力突减；4y方向径向负载力突减四种情况；具体地， 1x方向径向负载力突加； 步骤11、控制x方向悬浮力上升时，设定悬浮绕组的d轴电压恒定为最大值其中Udc为悬浮绕组控制逆变器的母线电压，则悬浮绕组的d轴电流以的变化率持续上升，其中LdF为悬浮绕组d轴电感，x方向悬浮力以的变化率持续上升，其中KF为悬浮力系数，x方向的转子位移加速度以的变化率持续上升，其中m为转子质量；控制x方向悬浮力下降时，设定悬浮绕组的d轴电压恒定为最小值则x方向的转子位移加速度以的变化率持续减小； 步骤12、通过x方向电涡流传感器测量电机转子在x方向的位移X；设置位移测量误差Δx0；当-XΔx时，无轴承永磁电机发生x方向径向负载力突加，记录这一时刻为0时刻； 步骤13、对x方向的位移X求导，获得电机转子x方向的速度对求导，得到电机转子x方向的位移加速度0时刻之后，当时，电机的x方向的悬浮力等于x方向径向负载力，记录这一时刻为ta； 步骤14、设定时刻tb＝k1ta,tc＝k2ta,td＝k3ta，其中k3k2k11；在0～tb时间段内，控制x方向悬浮力上升，x方向的转子位移加速度以k的变化率持续上升；在tb～tc时间段内，控制x方向悬浮力下降，x方向的转子位移加速度以-k的变化率持续下降；在tc～td时间段内，控制x方向悬浮力上升，x方向的转子位移加速度以k的变化率持续上升； 步骤15、在0～tb时间段内，x方向的转子位移加速度为：a＝kt-kta，通过积分求得该时间段内x方向的转子位移速度表达式为 继续积分求得x方向的转子位移表达式为 在tb～tc时间段内，x方向的转子位移加速度为：a＝-kt+2ktb-kta，通过积分求得该时间段内x方向的转子位移速度表达式为 继续积分求得x方向的转子位移表达式为 在tc～td时间段内，x方向的转子位移加速度为：a＝kt-2ktc+2ktb-kta，通过积分求得该时间段内x方向的转子位移速度表达式为 继续积分求得x方向的转子位移表达式为 步骤16、td时刻，动态过程结束；电机转子在x方向加速度、速度及位移均为0，由此可求得相关时间tbtctd；具体地， 简化后得到： 求解上述方程即可获得相关时间tbtctd； 2y方向径向负载力突加； 步骤21、控制y方向径向悬浮力上升时，设定悬浮绕组的q轴电压恒定为最大值则悬浮绕组的q轴电流以的变化率持续上升，其中LqF为悬浮绕组q轴电感，y方向悬浮力以的变化率持续上升，其中KF为悬浮力系数，y方向的转子位移加速度以的变化率持续上升，其中m为转子质量；控制y方向悬浮力下降时，设定悬浮绕组的q轴电压恒定为最小值则y方向的转子位移加速度以的变化率持续减小； 步骤22、利用y方向电涡流传感器测量获得电机的y方向的位移Y，设置位移测量误差Δy且Δy0；当-YΔy时，无轴承永磁电机发生y方向径向负载力突加，记录这一时刻为0时刻； 步骤23、对y方向的位移Y进行求导，得到电机转子y方向的速度对求导，得到电机转子y方向的位移加速度0时刻之后，当时，电机的y方向的悬浮力等于y方向径向负载力，记录这一时刻为ta； 步骤24、设定时刻tb＝k1ta,tc＝k2ta,td＝k3ta，其中k3k2k11；在0～tb时间段内，控制y方向悬浮力上升，y方向的转子位移加速度以k的变化率持续上升；在tb～tc时间段内，控制y方向悬浮力下降，y方向的转子位移加速度以-k的变化率持续下降；在tc～td时间段内，控制y方向悬浮力上升，y方向的转子位移加速度以k的变化率持续上升； 步骤25、在0～tb时间段内，y方向的转子位移加速度为a＝kt-kta，通过积分求得该时间段内y方向的转子位移速度表达式为 继续积分求得y方向的转子位移表达式为 在tb～tc时间段内，y方向的转子位移加速度为：a＝-kt+2ktb-kta，通过积分求得该时间段内y方向的转子位移速度表达式为 继续积分求得y方向的转子位移表达式为 在tc～td时间段内，y方向的转子位移加速度为：a＝kt-2ktc+2ktb-kta，通过积分求得该时间段内y方向的转子位移速度表达式为： 继续积分求得y方向的转子位移表达式为 步骤26、在td时刻，动态过程结束，电机y方向加速度、速度及位移均为0，由此可求得相关时间tbtctd；具体地， 进一步简化处理： 求解上述方程即可获得相关时间tbtctd； 3x方向径向负载力突减； 步骤31、控制x方向悬浮力上升时，设定悬浮绕组的d轴电压恒定为最大值则悬浮绕组的d轴电流以的变化率持续上升，x方向悬浮力以的变化率持续上升，其中KF为悬浮力系数；x方向的转子位移加速度以的变化率持续上升，其中m为转子质量；控制x方向悬浮力下降时，设定悬浮绕组的d轴电压恒定为最小值则x方向的转子位移加速度以的变化率持续减小； 步骤32、利用x方向电涡流传感器测量获得电机转子的x方向的位移X，设置位移测量误差Δx0；当XΔx时，无轴承永磁电机发生x方向径向负载力突减，记录这一时刻为0时刻； 步骤33、对x方向的位移X进行求导，得到电机转子x方向的速度对求导，得到电机转子x方向的位移加速度0时刻之后，当时，电机的x方向的悬浮力等于x方向径向负载力，记录这一时刻为ta； 步骤S4、设定时刻tb＝k1ta,tc＝k2ta,td＝k3ta，其中k3k2k11；在0～tb时间段内，控制x方向悬浮力下降，x方向的转子位移加速度以-k的变化率持续下降；在tb～tc时间段内，控制x方向悬浮力上升，x方向的转子位移加速度以k的变化率持续上升；在tc～td时间段内，控制x方向悬浮力下降，x方向的转子位移加速度以-k的变化率持续下降； 步骤35、在0～tb时间段内，x方向的转子位移加速度为：a＝-kt+kta，通过积分求得该时间段内x方向的转子位移速度表达式为 继续积分求得x方向的转子位移表达式为 在tb～tc时间段内，x方向的转子位移加速度为：a＝kt-2ktb+kta，通过积分求得该时间段内x方向的转子位移速度表达式为 继续积分求得x方向的转子位移表达式为 在t～t时间段内，x方向的转子位移加速度为：a＝-kt+2kt-2kt+kt，通过积分求得该时间段内x方向的转子位移速度表达式为 继续积分求得x方向的转子位移表达式为 步骤36、在t时刻，动态过程结束，电机x方向加速度、速度及位移均为0，由此可求得相关时间t如下 简化后得到： 求解上述方程即可获得相关时间t 4、y方向径向负载力突减情况 步骤41、控制y方向悬浮力上升时，设定悬浮绕组的q轴电压恒定为最大值则悬浮绕组的q轴电流以的变化率持续上升，y方向悬浮力以的变化率持续上升，其中KF为悬浮力系数，y方向的转子位移加速度以的变化率持续上升，其中m为转子质量；控制y方向悬浮力下降时，设定悬浮绕组的q轴电压恒定为最小值则y方向的转子位移加速度以的变化率持续减小； 步骤42、利用y方向电涡流传感器测量获得电机转子的y方向的位移Y，设置位移测量误差Δy0；当YΔy时，无轴承永磁电机发生y方向径向负载力突减，记录这一时刻为0时刻； 步骤S3、对y方向的位移Y进行求导，得到电机转子y方向的速度对求导，得到电机转子y方向的位移加速度0时刻之后，当时，电机的y方向的悬浮力等于y方向径向负载力，记录这一时刻为ta； 步骤S4、设定时刻tb＝k1ta,tc＝k2ta,td＝k3ta，其中k3k2k11；在0～tb时间段内，控制y方向悬浮力下降，y方向的转子位移加速度以-k的变化率持续下降；在tb～tc时间段内，控制y方向悬浮力上升，y方向的转子位移加速度以k的变化率持续上升；在tc～td时间段内，控制y方向悬浮力下降，y方向的转子位移加速度以-k的变化率持续下降； 步骤45、在0～tb时间段内，y方向的转子位移加速度为：a＝-kt+kta，通过积分求得该时间段内y方向的转子位移速度表达式为 继续积分求得y方向的转子位移表达式为 在tb～tc时间段内，y方向的转子位移加速度为：a＝kt-2ktb+kta，通过积分求得该时间段内y方向的转子位移速度表达式为 继续积分求得y方向的转子位移表达式为 在tc～td时间段内，y方向的转子位移加速度为：a＝-kt+2ktc-2ktb+kta，通过积分求得该时间段内y方向的转子位移速度表达式为 继续积分求得y方向的转子位移表达式为 步骤46、在td时刻，动态过程结束，电机y方向加速度、速度及位移均为0，由此可求得相关时间tbtctd，具体地： 简化可得： 解三元三次方程可求得相关时间tbtctd。

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