最火永磁容错电机的高可靠性研究

永磁容错电机的高可靠性研究

目前，国内外的电机可靠性技术的研究均进展迅速。一般可将其分为两个层次，第一层次的标志为冗余技术，另一层次的标志为容错技术忙剖。国内西北工业大学和北京航空航天大学高校对双余度永磁电机及其控制系统开展了相关研究工作。

1双余度电机本体结构

余度是指使用两套或两套以上的设备来完成给定的任务，即构成余度。串联式结构和并联式结构为双余度电机驱动系统主要的两种结构形式，如图2所示。

串联式双余度结构如图2(a)所示。有两套相互独立的线圈绕组、一对转子、两个位置传感器和共用的电机转子轴构成。由于此结构中两套绕组分别绕制，相距较远，因此磁耦合现象很弱，控制系统也不复杂。但本质上是由两台电机但在实际检测进程中串联组成的，因此体积较大。当其中一个电机出现故障时，其中一台就会成为另一台电机的负载，导致其机电时间常数上升，动态特性下降。另外转子共轴的结构会发生力矩扭转导致轴承的寿命缩小，所以这种结构较少采用。

图2(b)为并联式双余度结构。它是由两套线圈绕组公司2016年收入为65亿美元组成的，每个线圈绕组相差30°的电角度，一对位置传感器和单个转子组成。与图2(a)相比，系统的长度变小。由于空间狭小，所以线圈绕组绕制繁琐，同时绕组问不可避免地出现磁耦合现象，造成了控制系统比较复杂。

从可靠性角度看，飞控系统机电部件的故障率为60×／飞行小时，电子线路的故障率为l 50×1 ／飞行小时。因此采用2套电子线路较为合理，相应电机要采用双电枢绕组方案。所以应采用并联式的双余度结构。

2双余度电机控制系统

双DSP双余度控制系统和单DSP双余度控制系统是当前电机余度控制系统的两种主要方式。本质都是通过备份的方式来实现容错的。

为了克服电机的双余度控制技术所存在的系统利用率不高、电流不均衡等问题，研究者提出了一种新型的非备份式容错技术。尽管这种电机只有单一的绕组和控制器，但是其可以达到可靠性的要求。重庆筛

1 996年，英国的LUCAS公司和Shfield大学的教授合作，研究并开发了永磁容错电机。将其应用于功率电传作动系统中，显示了这种类型的电机在飞控系统中广阔的应用前景。

目前国内对永磁容错电机和相关的控制系统研究不是太多，西北工业大学对这种电机进行了一些论述。但一些高校对其他类型的电机及控制器进行了容万只可食用运动饮料袋错设计，特别是对异步电机及其控制器的容错性开展了详细的研究。2000年前后清华大学提出了异步电机的容错集成系统。两年后南京航空航天大学提出了基于直接转矩控制的异步电机容错系统。

3 其它

功率电传作动系统用稀土永磁电机日益向高速化发展，但是其转子仍然采用油润滑滚动轴承支撑。这种轴承存在着难冷却、易过热、寿命短、难维护等缺点。高性能的能够曲折很大的角度得到想要的形状空气动压轴承会在原有的摩擦表面问形成空气垫层，因此可以免去油润滑和定期检修，使电机转速可以大幅提高。这种应用空气箔片的动压轴承在B2、F一18、SAAB一2000等机型上均采用过。