CN104184285B - 用于精密仪器与设备的双余度六相力矩电机及其控制方法 - Google Patents

Abstract

用于精密仪器与设备的双余度六相力矩电机及其控制方法，电机为交流永磁同步伺服电机，由定子与转子装配而成，特征是所述定子与转子采用双定子与单转子结构，其中的双定子结构是，双定子采用了拼接式结构，设有两个独立的定子绕组；该两个独立的定子绕组共用一套永磁体；电机定子外壳上设计有冷却槽，两侧有密封槽，通过冷却系统可以降低电机的运行温度，提高电机的输出功率；该两个独立的定子绕组由控制系统控制，实现其中一个定子绕组的单独运转、两个定子绕组的并联运转。本发明采用双冗余控制可以实现，某套控制系统出现故障时，另一套系统仍能够正常工作，提高系统的可靠性。本发明也可以应用到其它高精密仪器与设备上。

Description

用于精密仪器与设备的双余度六相力矩电机及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种多相冗余电动机，具体涉及一种用于大型超精密仪器与设备伺服系统的双余度六相力矩电动机。本发明还涉及这种双余度六相力矩电动机的控制方法。

本发明为来源于中国科学院天文项目(C-113)、国家基金项目(项目编号：11273039)、江苏省产学研项目(项目编号：BY2011167)。

背景技术

与传统三相电机相比，六相电机具有低电压输出大功率、转矩波动小等优点，广泛应用于天文观测仪器、大型数控铣床、船舰推进器等领域。直接驱动技术在低速大扭矩的应用场合可以省去减速装置，使得设计具有结构紧凑，可靠性高，免维护，加速性能优异，无振荡等优点，广泛应用于各种精密装备中。大型天文望远镜的跟踪系统对直接驱动力矩电机转矩的要求高达1000000Nm以上，且转矩脉动小于1％，同时要求具有超低的跟踪速度和较高的指向速度，调速范围大，跟踪精度极高。减少电机力矩脉动的主要方式有增加力矩电机的极对数或者增加电机的相数来消除低频谐波力矩波动的影响。多相直接驱动力矩电机因其转矩脉动小、可靠性高、可以很好地满足大功率电气传动系统的要求，在超精密军事仪器、机床、大型天文望远镜等对可靠性要求极高以及大功率的应用场合有着广泛的应用前景。目前的多相电机主要针对高速的伺服电机，但对于低速直接驱动多余度多相电机未见相关报道。

对于大容量的力矩电机来讲，因为尺寸太大很难用整体定子结构，为了节约成本，可以采用拼装式定子结构，国内外也有相关小型电机的电机定子拼装设计及制造工艺，大都采用矽钢片冲压后，根据电机设计要求，在矽钢片定子磁极上有铆钉孔，将多片矽钢片通过铆钉与孔配合来铆接矽钢片，或者将整片定子冲片简单分成等分的几组冲片，然后将几组冲片用激光焊接的方式连接成环形的定子，上述设计方法和工艺对于高速运行的电机来讲，发热问题并不明显；但是对于运行于超低速的直接驱动电机来讲，产生的热量会让电机定子迅速升温，甚至无法工作。

发明内容

本申请将提供一种用于精密仪器与设备的双余度六相力矩电机及其控制方法，其中的双余度六相力矩电机，特别是一种9槽8极的系列化多相冗余力矩电机。该系列电机采用六相双Y型的电机设计，力矩波动小，调速范围广，低速运转时无爬行现象，采用冗余技术，系统可靠性高。可以实现大型超精密仪器数控机床、天文望远镜、大型转台与设备伺服系统的直接驱动。本发明能够克服现有技术缺少低速直接驱动多余度多相电机的不足，针对现有技术的上述难题，本发明给出一种解决方案。同时，本发明能够解决现有技术尚未解决的、超低速运行的直接驱动电机产生的热量会让电机定子迅速升温，甚至无法工作的技术难题。本发明提供了一种能克服上述工艺缺陷，所需工艺简单，易于加工制造的拼装设电机定子结构及工艺。本发明还涉及这种双余度六相力矩电动机的控制方法。

完成上述发明任务的技术方案是：一种用于精密仪器与设备的双余度六相力矩电机，该电机为交流永磁同步伺服电机，由定子与转子装配而成，其特征在于：采用六相双Y型的六相电机设计，定子与转子采用双定子与单转子无框式结构；电机转子永磁体采用单元式结构；双定子采用拼接式结构，并采用两套独立的定子绕组；该两套独立的定子绕组共用一套转子；该两个独立的定子绕组由控制系统控制，实现其中一个定子绕组的单独运转，或两个定子绕组的并联运转。

本发明的上述方案的进一步改进，有以下优化方案：

1、该电机定子外壳上设有冷却槽、两侧设有密封槽，并设有冷却系统(也称为冷却机构)。通过冷却系统可以降低电机的运行温度，提高电机的输出功率。

2、电机转子永磁体的单元式结构采用减小齿槽效应的优化设计，采用转子斜极、定子矽钢片增加槽口的方式来抑制齿槽转矩脉动。

3.采用拼接式设计，每个独立绕组都由六个定子绕组单元通过定位凸台和凹槽定位装配为一个完整的定子。

更具体地说，本发明所述的双余度六相力矩电机主要由2个独立的六相定子绕组A31、B32，1个电机转子9，环氧树脂4，冷却机构(密封橡胶圈A51、B52，冷却接头A61、B62，冷却外壳7)，定子外壳8，引出的电机电缆A11、B12以及过热检测线缆A21、B22组成。双余度六相力矩电机采用9槽/8极结构，本申请中以90槽/80极的结构作为说明，但其受保护的权利不仅限于此，任何以9槽/8极结构组成的力矩电机都在本专利设计范围之内。为满足大功率、高可靠性、高容错性、转矩脉动小的运行要求，采用六相双Y型设计。

所谓的冷却机构主要有密封橡胶圈A51、B52，冷却接头A61、B62，冷却外壳7以及电机定子外壳8组成。通过冷却系统可以降低电机的运行温度，提高电机的输出功率。电机定子外壳8上设计有冷却槽141-147，两侧有密封槽131、132，里面镶入O型橡胶密封圈A51、B52，可以防止冷却液对外泄露，外侧配合有冷却外壳7，可以通过螺栓与电机定子外壳8和设备基座进行连接固定。冷却外壳7上加工有两个冷却接头螺纹孔151、152，入口冷却接头B62与出口冷却接头A61分别与冷却接头螺纹孔152、151通过管螺纹进行连接，需要冷却时，冷却液输入管与入口冷却接头B62相连，输出管则与出口冷却接头A61相连，然后根据设备和电机功率选择匹配的冷却系统和冷却速度。

电机的定子外壳8上设计有定子定位槽111、112、113、114、115、116，以定子绕组A31为例，定子绕组A31由绕组单元311、312、313、314、315、316通过矽钢片上的定位凹槽17和凸台21配合后压入对应的定子定位槽111、112、113、114、115、116，并通过定子定位台12上台阶定位面定位，同样对于定子绕组B32对应的六个绕组单元通过矽钢片19上设计的定位凹槽17和凸台21配合后压入定子定位槽并通过定子定位台12下台阶定位面定位。装配好定子绕组A31、B32后，用环氧树脂4填充，既可以降低电机噪声，又可以防止定子31、32窜动。定子定位槽111、112、113、114、115、116防止了定子绕组A31、B32的转动，同时将其严格同相定位。另外，定子外壳8上还设计有走线槽101，可以将两个定子绕组A31、B32的电机线缆A11、B12安装在同一侧。电机转子9上通过自动设备均匀的粘贴有80个磁极，40个N极40个S极，N、S极相邻交替均布排列。两个定子绕组A31、B32共用一套电机转子9。

双余度六相力矩电机设计有2个独立的六相定子绕组A31，B22，采用9槽/8极的设计结构结构，对于90槽/80极的双余度六相力矩电机，综合考虑制造工艺与成本，采用拼接式设计，每个独立绕组都由六个定子绕组单元通过定位凸台和凹槽定位装配为一个完整的定子。以定子绕组A31为例，定子1绕组单元311、312、313、314、315、316通过矽钢片19上设计的定位凹槽17和凸台21配合后压入定子定位槽111、112、113上侧。每个绕组单元由100片0.5mm矽钢片经级进模一次冲压而成，每片硅钢片19上均布15个齿槽，每个齿槽采用了用于减小齿槽效应结构22，即在每个齿的顶端设计有两个小的矩形槽口(见图3)。在每个齿槽中线上设计有三个铆扣161、162、163通过级进模将100片0.5mm矽钢片挤压在一起，由铆扣161、162、163将其铆接在一起，因为每片矽钢片是连续的，避免了铆钉或者焊接导致超低速运行时电机的温升发热问题。为了防止短路，在矽钢片19与线圈18直接通过绝缘隔离罩23进行绝缘。

对于90槽/80极的双余度六相力矩电机，电机转子9由40个N极28和40个S极27交替均布的分组在转子轴26上。每个磁极的永磁体采用单元式结构，以N极28为例，实例中的双余度六相力矩电机的每个磁极由3个等长同极性的永磁体251、252、253组成，并进行了优化设计，采用斜极设计以减小齿槽效应(见图4)，该机构不限于此，根据9槽8极的原则，可以设计不同规格的双余度六相冗余力矩电机，根据力矩要求可以由不同数量的的永磁体单元组成一极，从而形成系列化的电机，都在本专利保护范围之内。3个等长同极性的永磁由自动涂胶装配机构按N、S极交替进行的方式均匀的装配在电机转子轴26上。电机转子轴26两端设计了转子轴安装螺纹孔241、242，用户可以根据设备技术要求选择任何一端与设备旋转机构连接。

完成本申请第二个发明任务的技术方案是，上述用于精密仪器与设备的双余度六相力矩电机的控制方法，其特征在于，该双余度六相力矩电动机采用双余度系统，热备份控制方式；电机控制系统采用双DSP双余度电机控制系统，其中的两个DSP控制器采用冷备份的工作方式；双余度电机中每个电机采用六相双Y移30°绕组；设置两组驱动器的相位角相差30°，从而实现了双余度六相双Y移30°力矩电机的应用。

重复地说：本双余度六相力矩电机采用余度技术提高产品和系统可靠性，为了提高系统的利用率，本电机采用双余度系统，热备份控制方式。即在正常情况下两余度同时工作，当某一余度出现故障时，系统切除发生故障的余度，启用单余度方式。

电机控制系统采用双DSP双余度电机控制系统，可以分解成两个独立的电机控制系统，为了保证两个DSP时序的一致性，双DSP采用冷备份的工作方式。双余度电机中每个电机采用六相双Y移30°绕组，但由于目前的供电电源都是三相电源，电机采用两组驱动器并联给电机供电，设置两组驱动器的相位角相差30°，从而实现了双余度六相双Y移30°力矩电机的应用参见图5。

更具体的讲，DSP控制器421、422组成了六相电机的双余度控制系统，为了保证两个DSP控制器421、422时序的一致性，采用冷备份的工作方式。双余度电机中每个电机采用六相双Y移30°绕组，但由于目前的供电电源都是三相电源，电机1(定子绕组31)采用两组驱动器431、432并联给电机1供电，两组驱动器431、432相位角相差30°，实现了六相双Y移30°力矩电机的控制。同样，电机2(定子绕组B32)采用两组驱动器433、434并联给电机2供电，两组驱动器433、434相位角相差30°，实现了六相双Y移30°力矩的控制。见图5。为了提高控制系统的利用率，双余度六相力矩电机采用热备份控制方式。即在正常情况下两余度同时工作，当某一余度出现故障时，系统切除发生故障的余度，启用单余度方式。当系统正常工作时，DSP控制器421控制着电机1的驱动器431、432和电机2的驱动器433、434对双余度六相力矩电机进行控制，当电机1或者驱动器431、432任何一个驱动器出现故障时则切断对电机1的控制，同样对电机2也是进行同样的控制操作；如果电机1的驱动器431、432其中一个出现故障和电机2的驱动器433、434其中一个也出现故障，DSP控制器421控制电机1和电机2工作在三相模式下，进而可以做进一步的冗余控制，如果DSP控制器421出现故障，则立刻启动冷备份DSP控制器422，进行上述控制。

双余度冗余力矩电机采用多矢量合成的矢量控制方法。通过磁场定向控制技术完成对多相冗余力矩电机的解耦控制，该方法将自然坐标系下的方程转换到静止坐标系下三个两维的相互垂直的子空间中，再转换到旋转坐标系中，实现电动机的解耦控制。所采用的双Y三相空间矢量控制方法控制六相冗余力矩电机的向量图如图6所示。

Dq为旋转的转子坐标系。θ_r为d轴与A相绕组中线的夹角，由图6可知，可以将六相坐标系变换，分成两个旋转矩阵：

f_dq1＝T_dq1f_ABC f_dq2＝T_dq2f_UVW (2)

式中，f代表u、i、Ψ

自然坐标系到旋转坐标系下的变换矩阵为：

ABC绕组在机械角度上领先UVW绕组30°，所以要将两个绕组都转换到相同的交直轴坐标系上时，需要将转换矩阵T_dq1作30°位移，则得到对应于UVW绕组的转换矩阵T_dq2为:

将xyz轴和uvw轴做同步旋转坐标系转换，忽略零相序的向量，可得芯轴磁链方程为:

$\begin{array}{c}{\mathrm{\ψ}}_{q1}=L_{q11}{I}_{q1}+L_{q12}{i}_{q2}\\ {\mathrm{\ψ}}_{d1}=L_{d11}{I}_{d1}+L_{d12}{i}_{q2}+{\mathrm{\ψ}}_f\\ {\mathrm{\ψ}}_{q2}=L_{q21}{I}_{q1}+L_{q22}{i}_{q2}\\ {\mathrm{\ψ}}_{d2}=L_{d21}{I}_{d1}+L_{d22}{i}_{q2}+{\mathrm{\ψ}}_f\end{array}---\left(5\right)$

式中:L_q12,L_q21分别为ABC和UVW定子测的互感矩阵，L_q11,L_q22分别为ABC绕组、UVW绕组的自感矩阵。

永磁同步电机经dq轴转换的电压方程为：

$\begin{array}{c}{U}_{q1}=r_s{i}_{q1}+{\mathrm{\ω}}_r{\mathrm{\ψ}}_{d1}+\frac{{\mathrm{d\ψ}}_{q1}}{dt}\\ U_{d1}=r_s{i}_{d1}+{\mathrm{\ω}}_r{\mathrm{\ψ}}_{q1}+\frac{{\mathrm{d\ψ}}_{d1}}{dt}\\ U_{q2}=r_s{i}_{q2}+{\mathrm{\ω}}_r{\mathrm{\ψ}}_{d2}+\frac{{\mathrm{d\ψ}}_{d2}}{dt}\\ U_{d2}=r_s{i}_{d2}+{\mathrm{\ω}}_r{\mathrm{\ψ}}_{q2}+\frac{{\mathrm{d\ψ}}_{q2}}{dt}\end{array}---\left(6\right)$

空间电压矢量可以用四个电压矢量和零电压矢量来合成：

$U_{ref}=\frac{T_k}{T_s}{U}_{sk}+\frac{T_{k+1}}{T_s}{U}_{sk+1}+\frac{T_k^{\′}}{T_s}{U}_{sk}^{\′}+\frac{T_{k+1}^{\′}}{T_s}{U}_{sk+1}^{\′}+T_0---\left(7\right)$

式中，T_k、T_k+1分别为逆变器相邻2个工作状态U_sk、U_sk+1的导通时间，T′_k、T′_k+1分别为逆变器相邻2个工作状态U′_sk、U′_sk+1的导通时间。

双余度六相力矩电机采用余双冗余控制实现对电机的控制，某套控制系统出现故障时，另一套系统仍能够正常工作，提高系统的可靠性。其调速冗余控制原理如图7所示。上位机控制系统将控制设定为冗余控制模式，在此模式下，根据给定转速ω^*，和实际转速ω通过转速调节控制器后的值作为电机1和电机2交轴电流的给定值，直轴电流分量给定值为0。转子磁链的位置θ由光电编码器测得，将电机1和电机2交轴电流直轴电流经坐标变换后得到六相静止坐标系下各绕组的电流瞬时给定值和实际电流值通过滞环控制器进行调节，使得六相实际电流跟踪给定电流。正常工作时，两余度同时工作，当某一余度出现故障时，系统切除发生故障的余度，启用单余度方式。当系统正常工作时，DSP控制器421控制着电机1的驱动器431、432(等价于六相电机驱动器1)和电机2的驱动器433、434(等价于六相电机驱动器2)对双余度六相电机进行控制，当电机1或者驱动器431、432(等价于六相电机驱动器1)任何一个驱动器出现故障时则切断对电机1的控制，同样对电机2也是进行同样的控制操作；如果电机1的驱动器431、432(等价于六相电机驱动器1)其中一个出现故障和电机2的驱动器433、434(等价于六相电机驱动器2)其中一个也出现故障则DSP控制器A11控制电机1和电机2工作在三相模式下，进而可以做进一步的冗余控制，如果DSP控制器421则立刻启动冷备份DSP控制器422，进行上述控制。

在六相双Y移30°双余度力矩电机的实际控制中，但由于目前的供电电源都是三相电源，电机采用两组驱动器并联给电机供电，两组驱动器相角相差30°(与图7控制原理图中的六相电机驱动器1、2等价)，从而实现了六相双Y移30°双余度力矩电机的控制，见图5。

本发明提供了一种新的工艺方案，解决大型直接驱动电机超低速运行的温升难题。本发明给出了一种双余度多相冗余力矩电机，采用了双Y型的六相电机设计以适应极大口径望远镜的大功率、高可靠性、转矩脉动小的运行要求。通过该设计，相同的相电压、相电流可以获得更高的功率。由可知，容量相同时，六相电机每相容量只有三相电机每相容量的一半。降低相电压，可以增加槽内导体面积，提高了导体的散热能力。降低电机相电流，减小电机的槽电流以减少电机定子的发热量，降低电机温升，这对力矩电机超低速运行时尤为重要。六相双Y型设计，从根源上消除了影响最大的5、7次谐波，大大的削弱转矩波动。通过多余度控制算法，可以保证系统某套驱动系统出现故障时仍能运行而不必停车，这非常适用于某些重要的不允许中途停止的场合如南极与空间天文望远镜等高可靠性、大功率场合。所需工艺简单，实用。

附图说明

图1.为双余度六相力矩电机原理图；

图2.为双余度六相力矩电机定子外壳结构原理图；

图3.为电机定子原理图；

图4.为电机转子结构图；

图5.为双余度六相力矩电机驱冗余控制框图；

图6.为六相力矩电机矢量控制转子坐标系下的向量图；

图7.为双余度六相力矩电机的调速双冗余矢量控制原理图；

图8.为望远镜双余度跟踪综合实验平台方位轴结构图。

具体实施方式

实施例1，用于1米级望远镜双余度跟踪综合实验平台，其跟踪系统由方位旋转轴和高度俯仰轴构成，通过方位轴和高度轴的转动，实现±0～360°范围的目标跟踪。主要技术指标为：速度范围：0.05″～20°/s；位置跟踪精度：5″～1″；系统加速度：≥2°/s2。该实验平台采用本专利发明的双余度多相力矩电机实现望远镜实验平台的驱动。望远镜双冗余跟踪综合实验平台的方位轴系支撑整个系统且具有极高的运动精度和良好的稳定性，通过方位底座41与地基相连接。方位轴承34采用高精度的双列角接触来承受整个望远镜的重量，系统跟踪当出现故障或者，控制系统可以实现自动切换。位置反馈由高分辨率的圆光栅30及4个读数头311、312、313、314组成，4个读书头的位置信号反馈给给信号处理电路。位置反馈信号经过处理后可以作为双余度六相力矩电机的的自动寻相的信号以及方位轴控制系统的位置反馈信号。

双余度六相力矩电机用于实验平台方位轴的驱动的实现过程如下：方位轴双余度六相力矩电机的电机转子9固定在电机转子安装轴40上，用转子固定板39固定，电机转子安装轴40通过螺栓38与方位旋转轴32连接，将动力直接传递给方位轴系，电机定子通过定子连接螺栓35安装在定子固定座37上，电机定子固定座37通过螺栓与轴承座36相连。高度轴采用类似的结构不在赘述。

方位轴系和跟踪轴系的驱动电机均采用了双余度六相力矩电机，电机在于该采用9槽/8极结构，整个电机由2个独立的六相绕组和1个转子经优化设计成双余度六相力矩电机。其中，方位轴电机为90槽/80极的双余度六相力矩电机，高度轴采用72槽/64极的双余度六相力矩电机。采用六相双Y型的电机设计。方位电机的定子的直径为0.542米；转子的直径为0.420米，整个定子由90槽，转子由80极组成；方位电机的定子的直径为0.390米；转子的直径为0.270米，整个定子由72槽，转子由64极组成。以方位轴双余度六相力矩电机为例，该电机主要由2个独立的六相定子绕组A31，B32、1个电机转子9、环氧树脂4、冷却机构(密封橡胶圈51、52，冷却接头61、62，冷却外壳)、定子外壳8、引出的电机电缆A11、B12以及过热检测线缆A21、B22组成。电机采用9槽/8极结构，90槽/80极，六相双Y型设计。

方位轴双余度六相力矩电机的定子外壳8上设计有定子定位槽111、112、113、114、115、116，以定子1为例，定子1由绕组单元311、312、313、314、315、316通过矽钢片定位凹槽17和凸台21配合后压入定子定位槽111、112、113、114、115、116，并通过定子定位台12上台阶定位面定位，同样对于定子2对应的六个绕组单元通过矽钢片定位凹槽17和凸台21配合后压入定子定位槽并通过定子定位台12下台阶定位面定位。注入定子31、32后，用环氧树脂4填充，既可以降低电机噪声，又可以防止定子31、32窜动。定子定位槽111、112、113、114、115、116防止了定子31、31的转动，同时将其严格同相定位。另外，定子外壳8上还设计有走线槽101，可以将两个定子A31、B32的电机线缆A11、B12安装在同一侧。

方位轴双余度六相力矩电机设计有2个独立的六相定子绕组31，22，采用9槽/8极的设计结构结构，90槽/80极。综合考虑制造工艺与成本，采用拼接式设计，每个独立绕组都由六个定子绕组单元通过定位凸台和凹槽定位装配为一个完整的定子。以定子绕组31为例，定子1绕组单元311、312、313、314、315、316通过矽钢片定位凹槽17和凸台21配合后压人定子定位槽上侧。每个绕组单元由100片0.5mm矽钢片经级进模一次冲压而成，每片硅钢片19上均布15个齿槽，每个齿槽采用了用于减小齿槽效应结构22。在每个齿槽中线上设计有三个铆扣161、162、163通过级进模将100片0.5mm矽钢片挤压在一起，由铆扣将其铆接在一起，因为每片矽钢片是连续的，避免了铆钉或者焊接导致超低速运行时电机的温升发热问题。为了防止短路，在矽钢片与线圈18直接通过绝缘隔离罩23进行绝缘。

方位轴双余度六相力矩电机的定子外壳8上设计有冷却槽，两侧有密封槽，加装冷却系统可以提高电机的输出功率。所谓的冷却机构主要有密封橡胶圈51、52，冷却接头61、62，冷却外壳7以及电机定子外壳8组成。通过冷却系统可以降低电机的运行温度，提高电机的输出功率。电机定子外壳8上设计有冷却槽141-147，两侧有密封槽131、132，里面镶入O型橡胶密封圈51、52，可以防止冷却液对外泄露，外侧配合有冷却外壳7，可以通过螺栓与电机定子外壳8和设备基座进行连接固定。冷却外壳7上加工有两个冷却接头螺纹孔151、152，入口冷却接头62与出口冷却接头分别与冷却接头螺纹孔152、151通过管螺纹进行连接，需要冷却时，冷却液输入管与入口冷却接头62相连，输出管则与出口冷却接头61相连，然后根据设备和电机功率选择匹配的冷却系统和冷却速度。

方位轴双余度六相力矩电机的电机转子9由40个N极28和40个S极27交替均布的分组在转子轴26上。每个磁极的永磁体采用单元式结构，以N极28为例，实例中的双余度六相力矩电机的每个磁极由3个等长同极性的永磁体251、252、253组成，并进行了优化设计，以减小齿槽效应(见图6)，该机构不限于此，根据9槽8极的原则，可以设计不同规格的双余度六相冗余力矩电机，根据力矩要求可以由不同数量的的永磁体单元组成一极，从而形成系列化的电机，都在本专利保护范围之内。3个等长同极性的永磁由自动涂胶装配机构按N、S极交替进行的方式均匀的装配在电机转子轴26上。电机转子轴26两端设计了转子轴安装螺纹孔241、242，用户可以根据设备技术要求选择任何一端与设备旋转机构进行连接。

Claims (8)

1. 一种用于精密仪器与设备的双余度六相力矩电机，该电机为交流永磁同步伺服电机，由定子与转子装配而成，其特征在于：采用六相双Y型的六相电机设计，定子与转子采用双定子与单转子无框式结构；电机转子永磁体采用单元式结构；双定子采用拼接式结构，并采用两套独立的定子绕组；该两套独立的定子绕组共用一套转子；该两套独立的定子绕组由控制系统控制，实现其中一套定子绕组的单独运转，或两套定子绕组的并联运转；

所述的双余度六相力矩电机的具体结构是：由2套独立的六相定子绕组，1套电机转子，环氧树脂，冷却系统，定子外壳，引出的电机电缆以及过热检测线缆组成；该双余度六相力矩电机采用9槽/8极结构，采用六相双Y型设计。

2. 根据权利要求1所述的用于精密仪器与设备的双余度六相力矩电机，其特征在于，所述电机的定子外壳上设有冷却槽、两侧设有密封槽，并设有冷却系统。

3. 根据权利要求1所述的用于精密仪器与设备的双余度六相力矩电机，其特征在于，所述电机转子永磁体的单元式采用转子斜极、定子矽钢片增加矩形槽口的设计方式来抑制齿槽转矩脉动。

4. 根据权利要求2所述的用于精密仪器与设备的双余度六相力矩电机，其特征在于，所述的冷却系统由密封橡胶圈，冷却接头，冷却外壳以及电机定子外壳组成：其中，

电机定子外壳上设有冷却槽，两侧设有密封槽，密封槽里面镶入O型橡胶密封圈，外侧配合有冷却外壳，通过螺栓与电机定子外壳和设备基座进行连接固定；冷却外壳上加工有两个冷却接头螺纹孔，入口冷却接头与出口冷却接头分别与冷却接头螺纹孔通过管螺纹进行连接，需要冷却时，冷却液输入管与入口冷却接头相连；输出管则与出口冷却接头相连。

5. 根据权利要求1所述的用于精密仪器与设备的双余度六相力矩电机，其特征在于，所述的双余度六相力矩电机设有2套独立的六相定子绕组，采用9槽/8极的设计结构，并采用拼接式设计，每个独立绕组都由六个定子绕组单元通过定位凸台和凹槽定位装配为一个完整的定子；每个绕组单元由100片0.5mm矽钢片经级进模一次冲压而成，每片硅钢片19上均布15个齿槽；在每个齿槽中线上设计有三个铆扣通过级进模将100片0.5mm矽钢片挤压在一起，由铆扣将其铆接在一起；矽钢片与线圈直接通过绝缘隔离罩进行绝缘。

6. 根据权利要求1所述的用于精密仪器与设备的双余度六相力矩电机，其特征在于，所述的电机转子由40个N极和40个S极交替均布的分组在转子轴上；每个磁极的永磁体采用单元式结构；每个磁极由3个等长同极性的永磁体组成；该3个等长同极性的永磁由自动涂胶装配机构按N、S极交替进行的方式均匀的装配在电机转子轴上；电机转子轴两端设有转子轴安装螺纹孔，可选择任何一端与设备旋转机构连接。

7. 权利要求1所述的用于精密仪器与设备的双余度六相力矩电机的控制方法，其特征在于，该双余度六相力矩电机采用双余度系统，热备份控制方式；电机控制系统采用双 DSP 双余度电机控制系统，其中的两个DSP控制器采用冷备份的工作方式；双余度电机中每个电机采用六相双Y移30°绕组；设置两组驱动器的相位角相差30°。

8. 根据权利要求7所述的用于精密仪器与设备的双余度六相力矩电机的控制方法，其特征在于，本双余度冗余力矩电机采用多矢量合成的矢量控制方法：通过磁场定向控制技术完成对多相冗余力矩电机的解耦控制，该方法将自然坐标系下的方程转换到静止坐标系下三个两维的相互垂直的子空间中，再转换到旋转坐标系中，实现电动机的解耦控制。