TWI909570B - 正反轉磁懸浮無軸承電機、控制方法、系統、電腦可讀儲存介質、及磁懸浮設備 - Google Patents

Abstract

本發明公開一種正反轉磁懸浮無軸承電機、控制方法、系統、電腦可讀 儲存介質、及磁懸浮設備。該正反轉磁懸浮無軸承電機，包括定子、轉子、位置獲取裝置、旋轉控制裝置、主控裝置和功率放大裝置。基於角位置和旋轉控制指令，主控裝置選擇出基準線圈並通過功率放大裝置控制自基準線圈開始複數個定子齒上的線圈到達旋轉電流峰值的順序以及每個定子齒上的線圈的旋轉電流通電方向，從而控制轉子的旋轉方向；主控裝置通過功率放大裝置控制複數個定子齒上的線圈到達懸浮電流峰值的順序以及每個定子齒上的線圈的懸浮電流通電方向，從而控制轉子懸浮，懸浮電流產生的懸浮磁場旋轉；旋轉磁場的旋轉方向與懸浮磁場的旋轉方向相同，旋轉磁場的旋轉速度不同於懸浮磁場的旋轉速度。

Description

正反轉磁懸浮無軸承電機、控制方法、系統、電腦可讀 儲存介質、及磁懸浮設備

本公開至少一實施例涉及一種正反轉磁懸浮無軸承電機、磁懸浮設備、正反轉磁懸浮無軸承電機的控制方法、正反轉磁懸浮無軸承電機系統以及電腦可讀儲存介質。

磁懸浮無軸承電機也稱為無軸承薄片電機，是利用無軸承技術實現轉子的旋轉和徑向上的主動懸浮，利用磁阻力實現轉子除徑向和旋轉自由度外的另外三個自由度的被動懸浮，具有軸向利用率高，性能優越的特點，在生物化學、醫療、半導體製造等超純淨驅動領域具有良好的應用前景。

通常，磁懸浮無軸承電機包括定子和轉子，轉子可以是整體轉子，比如，在磁懸浮泵的應用中，轉子既是磁懸浮電機的轉子，又是泵的轉子。定子被設計為軸承和驅動定子，通常包括定子磁軛、若干個定子齒和繞在定子齒上的線圈，比如，在磁懸浮泵的應用中，定子既是旋轉驅動的定子，又是磁懸浮的定子。可以通過定子的線圈產生磁場，該磁場一方面在轉子上施加轉矩，從而實現轉子圍繞期望的旋轉軸線的旋轉，另一方面施加懸浮力，該懸浮力可以根據需要施加到轉子上，以便可以主動控制或調節轉子的徑向位置。因此，可以主動調節轉子的三個自由度，即其旋轉和其徑向位置（兩個自由度）。關於另外三個自由度，即轉子在軸向方向上的位置和相對於垂直於期望的旋轉軸線的徑向平面的傾斜（兩個自由度），轉子通過磁阻力被動地磁懸浮或穩定。

本公開實施例提供一種正反轉磁懸浮無軸承電機，包括：定子，所述定子包括複數個定子齒，每個定子齒上纏繞有線圈；轉子，所述定子圍繞所述轉子設置或者所述轉子圍繞所述定子設置，所述轉子具有基準部；位置獲取裝置，配置為獲取所述轉子的基準部相對於所述定子的角位置；旋轉控制裝置，配置為提供旋轉控制指令；主控裝置和功率放大裝置，所述主控裝置與所述位置獲取裝置、所述旋轉控制裝置和所述功率放大裝置分別連接，所述功率放大裝置還與所述線圈電連接以將用於控制所述轉子旋轉的旋轉電流和用於控制所述轉子懸浮的懸浮電流通入所述線圈，其中，所述主控裝置、所述功率放大裝置、所述定子和所述轉子配置為：基於所述角位置和所述旋轉控制指令，所述主控裝置選擇出基準線圈並通過所述功率放大裝置控制自所述基準線圈開始該些個定子齒上的線圈到達旋轉電流峰值的順序以及每個定子齒上的線圈的旋轉電流通電方向，從而控制所述轉子的旋轉方向，在此過程中，所述旋轉電流產生的旋轉磁場旋轉；所述主控裝置、所述功率放大裝置、所述定子和所述轉子還配置為：所述主控裝置通過所述功率放大裝置控制該些個定子齒上的線圈到達懸浮電流峰值的順序以及每個定子齒上的線圈的懸浮電流通電方向，從而控制所述轉子懸浮，在此過程中，所述懸浮電流產生的懸浮磁場旋轉；並且所述旋轉磁場的旋轉方向與所述懸浮磁場的旋轉方向相同，且所述旋轉磁場的旋轉速度不同於所述懸浮磁場的旋轉速度。

例如，所述轉子為永磁轉子並具有磁極，所述磁極為所述轉子的基準部；所述基準線圈相對於所述定子的角位置與所述基準部相對於所述定子的角位置之間相差一角度。

例如，所述旋轉控制指令為順時針旋轉控制指令，在此情形下，在順時針方向上所述基準線圈位於所述基準部的左側，自所述基準線圈開始該些個定子齒上的線圈在順時針方向上依次到達旋轉電流峰值並控制旋轉電流通電方向以在順時針方向上依次施加磁力至所述基準部，從而驅動所述轉子順時針旋轉；或者，所述旋轉控制指令為逆時針旋轉控制指令，在此情形下，在逆時針方向上所述基準線圈位於所述基準部的右側，自所述基準線圈開始該些個定子齒上的線圈在逆時針方向上依次到達旋轉電流峰值並控制旋轉電流通電方向以在逆時針方向上依次施加磁力至所述基準部，從而驅動所述轉子逆時針旋轉。

例如，所述基準線圈相對於所述定子的角位置與所述基準部相對於所述定子的角位置之間相差的角度為90度。

例如，所述轉子為導磁轉子並包括朝向所述定子突出的複數個突出部，該些個突出部中的一個為所述轉子的基準部；所述基準線圈相對於所述定子的角位置與所述基準部相對於所述定子的角位置之間相差一角度。

例如，所述旋轉控制指令為順時針旋轉控制指令，在此情形下，在順時針方向上所述基準線圈位於所述基準部的右側，自所述基準線圈開始該些個定子齒上的線圈在順時針方向上依次到達旋轉電流峰值並控制旋轉電流通電方向以在順時針方向上依次施加磁力至所述基準部，從而驅動所述轉子順時針旋轉；或者，所述旋轉控制指令為逆時針旋轉控制指令，在此情形下，在逆時針方向上所述基準線圈位於所述基準部的左側，自所述基準線圈開始該些個定子齒上的線圈在逆時針方向上依次到達旋轉電流峰值並控制旋轉電流通電方向以在逆時針方向上依次施加磁力至所述基準部，從而驅動所述轉子逆時針旋轉。

例如，所述位置獲取裝置包括霍爾感測器。

例如，對於該些個定子齒中的每一個，纏繞於其上的線圈僅為一個；所述功率放大裝置為半橋功率拓撲電路並將疊加電流通入所述線圈，該疊加電流包括旋轉電流分量以及懸浮電流分量，所述旋轉電流分量用作所述旋轉電流，所述懸浮電流分量用作所述懸浮電流。

例如，對於該些個定子齒中的每一個，纏繞於其上的線圈包括彼此絕緣的旋轉線圈和懸浮線圈；所述功率放大裝置包括第一功率放大電路和第二功率放大電路；所述第一功率放大電路與所述旋轉線圈電連接，以將控制所述轉子旋轉的旋轉電流通入所述旋轉線圈；所述第二功率放大電路與所述懸浮線圈電連接，以將控制所述轉子懸浮的懸浮電流通入所述懸浮線圈。

例如，所述旋轉電流配置為構建Pt極旋轉磁場，所述懸浮電流配置為構建Ps極懸浮磁場，Pt為旋轉磁場的極數，Ps為懸浮磁場的極數，且滿足Ps=Pt+2或Ps=Pt-2；每個定子齒上的線圈所通入的旋轉電流為第一餘弦電流或第一正弦電流，複數個定子齒上的線圈所通入的第一餘弦電流或第一正弦電流的相位依次相差360Mt/（2N+2）度；每個定子齒上的線圈所通入的懸浮電流為第二餘弦電流或第二正弦電流，複數個定子齒上的線圈所通入的第二餘弦電流或第二正弦電流的相位依次相差360Ms/（2N+2）度，所述轉子在空間上旋轉一周，所述第一餘弦電流或第一正弦電流完成Mt個完整週期變化，所述第二餘弦電流或第二正弦電流完成Ms個完整週期變化，其中，Pt=2Mt，Ps=2Ms。

例如，在Ps=Pt+2的情形下，所述旋轉磁場的旋轉速度大於所述懸浮磁場的旋轉速度；在Ps=Pt-2的情形下，所述旋轉磁場的旋轉速度小於所述懸浮磁場的旋轉速度。

例如，在Ps=Pt+2的情形下，所述旋轉磁場的旋轉速度與所述懸浮磁場的旋轉速度之比為（Mt+1）/Mt；在Ps=Pt-2的情形下，所述旋轉磁場的旋轉速度與所述懸浮磁場的旋轉速度之比為（Mt-1）/Mt。

例如，根據本公開實施例的正反轉磁懸浮無軸承電機還包括模式控制裝置，該模式控制裝置與所述主控裝置連接並配置為控制所述正反轉磁懸浮無軸承電機在第一模式和第二模式之間切換；在所述第一模式下所述正反轉磁懸浮無軸承電機僅順時針旋轉或僅逆時針旋轉；在所述第二模式下所述正反轉磁懸浮無軸承電機在順時針旋轉和逆時針旋轉之間可切換。

根據本公開實施例，還提供一種正反轉磁懸浮無軸承電機的控制方法，其中，所述正反轉磁懸浮無軸承電機包括：定子，所述定子包括複數個定子齒，每個定子齒上纏繞有線圈；以及轉子，所述定子圍繞所述轉子設置或者所述轉子圍繞所述定子設置，用於控制所述轉子旋轉的旋轉電流和用於控制所述轉子懸浮的懸浮電流被通入所述線圈，所述轉子具有基準部，所述控制方法包括：獲取旋轉控制指令，獲取所述轉子的基準部相對於所述定子的角位置；基於所述角位置和所述旋轉控制指令，選擇出基準線圈並控制自所述基準線圈開始複數個定子齒上的線圈到達旋轉電流峰值的順序以及每個定子齒上的線圈的旋轉電流通電方向，從而控制所述轉子的旋轉方向，在此過程中，所述旋轉電流產生的旋轉磁場旋轉；同時，控制該些個定子齒上的線圈到達懸浮電流峰值的順序以及每個定子齒上的線圈的懸浮電流通電方向，從而控制所述轉子懸浮，在此過程中，所述懸浮電流產生的懸浮磁場旋轉，並且所述旋轉磁場的旋轉方向與所述懸浮磁場的旋轉方向相同，所述旋轉磁場的旋轉速度不同於所述懸浮磁場的旋轉速度。

根據本公開實施例，還提供一種正反轉磁懸浮無軸承電機系統，包括：處理器；記憶體，包括一個或複數個電腦程式模組；其中，所述一個或複數個電腦程式模組被儲存在所述記憶體中並被配置為由所述處理器執行，所述一個或複數個電腦程式模組包括用於實現如上所述的控制方法的指令。

根據本公開實施例，還提供一種電腦可讀儲存介質，儲存非暫時性電腦可讀指令，當所述非暫時性電腦可讀指令由電腦執行時可實現如上所述的控制方法。

根據本公開實施例，還提供一種磁懸浮設備，其中，所述磁懸浮設備配置為磁懸浮泵，所述磁懸浮泵包括如上所述的正反轉磁懸浮無軸承電機，還包括泵殼和設於所述泵殼內的轉子葉輪，所述轉子葉輪包括所述轉子；或者，所述磁懸浮設備配置為磁懸浮攪拌裝置，所述磁懸浮攪拌裝置包括如上所述的正反轉磁懸浮無軸承電機，還包括攪拌容器和設於所述攪拌容器內的轉子攪拌頭，所述轉子攪拌頭包括所述轉子；或者，所述磁懸浮設備配置為磁懸浮轉檯，所述磁懸浮轉檯包括如上所述的正反轉磁懸浮無軸承電機，還包括轉子支撐台，所述轉子支撐台包括所述轉子。

為使本公開實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本公開實施例的附圖，對本公開實施例的技術方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例是本公開的一部分實施例，而不是全部的實施例。基於所描述的本公開的實施例，本領域普通技術人員在無需創造性勞動的前提下所獲得的所有其它實施例，都屬於本公開保護的範圍。

除非另作定義，此處使用的技術術語或者科學術語應當為本公開所屬領域內具有一般技能的人士所理解的通常意義。本公開專利申請說明書以及請求項書中使用的“第一”、“第二”以及類似的詞語並不表示任何順序、數量或者重要性，而只是用來區分不同的組成部分。“包括”或者“包含”等類似的詞語意指出現該詞前面的元件或者物件涵蓋出現在該詞後面列舉的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“內”、“外”、“上”、“下”等僅用於表示相對位置關係，當被描述物件的絕對位置改變後，則該相對位置關係也可能相應地改變。

本公開中的附圖並不是嚴格按實際比例繪製，各個結構的具體地尺寸和數量可根據實際需要進行確定。本公開中所描述的附圖僅是結構示意圖。

磁懸浮無軸承電機具有軸向利用率高，性能優越的特點，在生物化學、醫療、半導體製造等超純淨驅動領域具有良好的應用前景。但是，目前磁懸浮無軸承電機無法簡單、靈活地根據需要選擇轉動方向，即，磁懸浮無軸承電機通常只能沿固定的單一方向轉動，不能根據需要選擇逆時針啟動還是順時針啟動，也不能根據需要在逆時針轉動和順時針轉動之間切換，無法實現正反轉功能。

根據本公開的實施例，提供一種正反轉磁懸浮無軸承電機。圖1是根據本公開實施例的正反轉磁懸浮無軸承電機的框架示意圖一；圖2A、圖2B、圖3A和圖3B分別是根據本公開實施例的正反轉磁懸浮無軸承電機的定子和轉子的平面示意圖。參見圖1以及圖2A、圖2B、圖3A和圖3B，根據本公開實施例的正反轉磁懸浮無軸承電機包括：定子1，該定子1包括複數個定子齒1t，每個定子齒1t上纏繞有線圈；轉子2，定子1圍繞轉子2設置或者轉子2圍繞定子1設置，轉子2具有基準部；位置獲取裝置，配置為獲取轉子2的基準部相對於定子1的角位置α；旋轉控制裝置，配置為提供旋轉控制指令；主控裝置和功率放大裝置，主控裝置與位置獲取裝置、旋轉控制裝置和功率放大裝置分別連接，功率放大裝置還與線圈電連接以將用於控制轉子2旋轉的旋轉電流和用於控制轉子2懸浮的懸浮電流通入線圈，其中，主控裝置、功率放大裝置、定子1和轉子2配置為：基於角位置α和旋轉控制指令，主控裝置選擇出基準線圈並通過功率放大裝置控制自基準線圈開始複數個定子齒1t上的線圈到達旋轉電流峰值的順序以及每個定子齒1t上的線圈的旋轉電流通電方向，從而控制轉子2的旋轉方向，在此過程中，旋轉電流產生的旋轉磁場旋轉；主控裝置、功率放大裝置、定子和轉子還配置為：主控裝置通過功率放大裝置控制複數個定子齒1t上的線圈到達懸浮電流峰值的順序以及每個定子齒1t上的線圈的懸浮電流通電方向，從而控制轉子2懸浮，在此過程中，懸浮電流產生的懸浮磁場旋轉；並且旋轉磁場的旋轉方向與懸浮磁場的旋轉方向相同，且旋轉磁場的旋轉速度不同於懸浮磁場的旋轉速度。

為了圖示方便，在所有附圖中均示出的是定子1圍繞轉子2設置的情形；然而，本公開實施例的描述也均適用於轉子2圍繞定子1的情形。例如，定子1與轉子2彼此間隔開；具體而言，在轉子2穩定懸浮且旋轉的狀態下，定子1與轉子2彼此間隔開以使得定子1與轉子2彼此不接觸，從而避免機械摩擦帶來的發熱、污染等一系列問題。例如，複數個定子齒1t朝向轉子2突起。

例如，定子1由磁性材料形成；進一步地，例如該磁性材料為鐵磁材料；更進一步地，例如該鐵磁材料為磁導率遠大於真空磁導率的軟磁材料，其示例包括但不限於鐵、鈷、鎳及其合金、碳鋼、矽鋼、電工純鐵。例如，轉子2為永磁轉子；在此情形下，轉子2由永磁材料製成，永磁材料的示例包括但不限於釤鈷、釹鐵硼、鐵氧體。例如，轉子2為導磁轉子；在此情形下，轉子2由磁性材料形成，其示例包括但不限於鐵、鈷、鎳及其合金、碳鋼、矽鋼、電工純鐵。

例如，位置獲取裝置可以通過檢測和分析來獲取轉子2的基準部相對於定子1的角位置。例如，位置獲取裝置可以包括霍爾感測器。位置獲取裝置獲取轉子2的基準部相對於定子1的角位置α即相當於轉子2的基準部在周向上的位置被確定，之後將以轉子2的基準部作為參照位置來從複數個定子齒1t上的線圈當中選擇出基準線圈。

例如，旋轉控制指令為順時針旋轉控制指令，指示轉子2沿順時針方向旋轉；或者，旋轉控制指令為逆時針旋轉控制指令，指示轉子2沿逆時針方向旋轉。例如，旋轉控制裝置為可供使用者操控的裝置（例如，撥鈕）；在此情形下，例如，使用者對旋轉控制裝置執行第一操控動作，旋轉控制裝置將順時針旋轉控制指令提供給主控裝置；使用者對旋轉控制裝置執行第二操控動作，旋轉控制裝置將逆時針旋轉控制指令提供給主控裝置。例如，旋轉控制裝置為旋轉控制電路；在此情形下，例如，在n×T+t1時刻，旋轉控制電路將順時針旋轉控制指令提供給主控裝置；在n×T+t2時刻，旋轉控制電路將逆時針旋轉控制指令提供給主控裝置，其中，n為大於等於0的整數，T為旋轉控制電路的一個週期的時間。

例如，主控裝置和功率放大裝置可以分別是主控電路和功率放大電路。主控裝置與位置獲取裝置、旋轉控制裝置和功率放大裝置分別連接，該連接可以是直接連接也可以是間接連接，該連接可以是有線連接也可以是無線連接，只要位置獲取裝置獲取的角位置以及旋轉控制裝置提供的旋轉控制指令可以被主控裝置接受且主控裝置發出的控制指令可被功率放大裝置接受即可。功率放大裝置與定子齒1t上纏繞的線圈電連接，以向線圈通入電流，該電流包括用於控制轉子2旋轉的旋轉電流和用於控制轉子2懸浮的懸浮電流。

根據本公開實施例，主控裝置在接受到位置獲取裝置獲取的角位置以及旋轉控制裝置提供的旋轉控制指令之後，主控裝置基於角位置和旋轉控制指令從複數個定子齒1t上的線圈中選擇出基準線圈，並通過功率放大裝置控制自該基準線圈開始複數個定子齒1t上的線圈旋轉電流到達峰值的順序以及每個定子齒1t上的線圈的旋轉電流通電方向，就可以實現對轉子2的旋轉方向的控制，使得轉子2根據需要沿順時針方向旋轉或者沿逆時針方向旋轉，並使得轉子2根據需要在順時針方向旋轉和逆時針方向旋轉之間切換。即，實現了磁懸浮無軸承電機的正反轉功能。比如，將順時針方向旋轉指定為正轉，逆時針方向旋轉指定為反轉。比如，將順時針方向旋轉指定為反轉，逆時針方向旋轉指定為正轉。因此，根據本公開實施例的磁懸浮無軸承電機可以簡單、靈活地根據需要選擇轉動方向，既可以根據需要選擇逆時針啟動還是順時針啟動，還可以根據需要在逆時針轉動和順時針轉動之間切換。

需要說明的是，在主控裝置通過功率放大裝置控制自基準線圈開始複數個定子齒1t上的線圈到達旋轉電流峰值的順序的情形下，複數個定子齒1t上的線圈被同時通入旋轉電流，但複數個定子齒1t上的線圈所通入的旋轉電流不同時到達峰值而是按照順序隨時間依次達到峰值。

磁懸浮無軸承電機要兼顧轉子2的穩定旋轉和穩定懸浮二者。旋轉電流產生旋轉磁場，懸浮電流產生懸浮磁場，旋轉磁場和懸浮磁場相互疊加並相互匹配才能兼顧轉子2的穩定旋轉和穩定懸浮。例如，旋轉磁場用於構建平衡分佈的磁場，當懸浮磁場疊加到旋轉磁場上後，原有磁場的對稱分佈被打破，比如，磁場疊加後，一側的磁場減弱，而相對的另一側磁極加強，從而產生控制轉子的徑向懸浮力；為此，旋轉磁場和懸浮磁場需要滿足Ps=Pt+2或Ps=Pt-2，其中，Pt為旋轉磁場的極數，Ps為懸浮磁場的極數。根據上面描述的驅動轉子2旋轉的過程，由於複數個定子齒1t上的線圈所通入的旋轉電流按照順序隨時間依次達到峰值，所以旋轉電流產生的旋轉磁場旋轉（具體地，旋轉磁場的旋轉方向與轉子2的旋轉方向相同），在此情形下，必須控制懸浮電流產生的懸浮磁場也旋轉且旋轉磁場的旋轉方向與懸浮磁場的旋轉方向相同，才能始終保持懸浮磁場與旋轉磁場相互匹配，懸浮力保持恒定，實現轉子2的穩定旋轉和穩定懸浮。如果懸浮磁場保持不動而不旋轉，則隨著旋轉磁場和轉子2的旋轉，施加在轉子2上徑向懸浮力不再恒定，轉子2的懸浮變得不穩定，甚至轉子2不再懸浮，磁懸浮無軸承電機失效。因此，根據本公開實施例，主控裝置、功率放大裝置、定子和轉子還配置為：主控裝置通過功率放大裝置控制複數個定子齒1t上的線圈到達懸浮電流峰值的順序以及每個定子齒1t上的線圈的懸浮電流通電方向，從而控制轉子懸浮；在此過程中，懸浮電流產生的懸浮磁場旋轉，並且旋轉磁場的旋轉方向與懸浮磁場的旋轉方向相同，且旋轉磁場的旋轉速度不同於懸浮磁場的旋轉速度。也就是，通過控制複數個定子齒1t上的線圈到達懸浮電流峰值的順序以及每個定子齒1t上的線圈的懸浮電流通電方向，可以使得懸浮磁場也旋轉且旋轉磁場的旋轉方向與懸浮磁場的旋轉方向相同；進一步地，由於Ps=Pt+2或Ps=Pt-2，使得Ps不等於Pt，從而旋轉磁場的旋轉速度必須不同於懸浮磁場的旋轉速度，才能使得旋轉磁場和懸浮磁場相互匹配。根據本公開實施例的磁懸浮無軸承電機可以簡單、靈活地根據需要選擇轉動方向；在此前提條件下，根據本公開實施例的磁懸浮無軸承電機還可以很好地兼顧轉子2的穩定旋轉和穩定懸浮二者，性能優異。

需要說明的是，在主控裝置通過功率放大裝置控制複數個定子齒1t上的線圈到達懸浮電流峰值的順序的情形下，複數個定子齒1t上的線圈被同時通入懸浮電流，但複數個定子齒1t上的線圈所通入的懸浮電流不同時到達峰值而是按照順序隨時間依次達到峰值。

例如，參見圖2A和圖2B，根據本公開實施例，轉子2為永磁轉子並具有磁極，該磁極為轉子2的基準部；基準線圈相對於定子1的角位置與基準部相對於定子1的角位置之間相差一角度。例如，永磁轉子2的磁極包括N極和S極，可以以N極和S極中的任一者作為轉子2的基準部；作為示例，在圖2A和圖2B中，以轉子2的N極作為基準部來對本公開實施例進行描述。例如，通入基準線圈的旋轉電流最先到達峰值，該峰值旋轉電流產生旋轉磁場，旋轉磁場施加磁力至轉子2的基準部以驅動轉子2開始轉動；因此，為了將磁力有效地施加至轉子2的基準部以達到驅動轉子2開始轉動的目的，在周向方向上基準線圈與轉子2的基準部需要相差一角度，即，基準線圈相對於定子1的角位置與基準部相對於定子1的角位置之間相差一角度。例如，基準線圈相對於定子1的角位置與基準部相對於定子1的角位置之間相差的角度小於等於90度；優選地，基準線圈相對於定子1的角位置與基準部相對於定子1的角位置之間相差的角度為90度。例如，在圖2A中，基準線圈為線圈11；在圖2B中，基準線圈為線圈15。

例如，根據本公開實施例，旋轉控制指令為順時針旋轉控制指令，在此情形下，在順時針方向上基準線圈位於轉子2的基準部的左側，自基準線圈開始複數個定子齒1t上的線圈在順時針方向上依次到達旋轉電流峰值並控制旋轉電流通電方向以在順時針方向上依次施加磁力（例如，排斥力）至轉子2的基準部，從而驅動轉子2順時針旋轉。作為示例，參見圖2A，以轉子2的N極作為基準部，旋轉控制指令為順時針旋轉控制指令以指示轉子2要沿順時針方向旋轉，定子1具有八個定子齒1t，纏繞於該八個定子齒1t上的線圈分別是線圈11、線圈12、線圈13、線圈14、線圈15、線圈16、線圈17和線圈18；在此情形下，以在順時針方向上位於轉子2的基準部（例如，N極）的左側的線圈11為基準線圈，線圈11、線圈12、線圈13、線圈14、線圈15、線圈16、線圈17和線圈18同時被通入旋轉電流，並且以基準線圈11作為起點在順時針方向上線圈11、線圈12、線圈13、線圈14、線圈15、線圈16、線圈17和線圈18中通入的旋轉電流隨時間依次到達峰值，與此同時，控制各線圈的旋轉電流通電方向以使得線圈11、線圈12、線圈13、線圈14、線圈15、線圈16、線圈17和線圈18的每個在到達旋轉電流峰值時其產生的磁場的N極朝向轉子2以與轉子2的基準部N極互斥，從而在順時針方向上線圈11、線圈12、線圈13、線圈14、線圈15、線圈16、線圈17和線圈18隨時間依次施加磁力（例如，排斥力）至轉子2的基準部N極，驅動轉子2沿順時針旋轉。需要說明的是，圖2A是基準線圈11到達旋轉電流峰值時定子1和轉子2的平面示意圖，此時，線圈11至線圈18被同時通入旋轉電流，基準線圈11到達旋轉電流峰值，通過控制旋轉電流通電方向基準線圈11產生的磁場的N極朝向轉子2以與轉子2的基準部N極互斥，基準線圈11驅動轉子2開始轉動。之後，儘管未示出，隨著轉子2的轉動，線圈12達到旋轉電流峰值並向轉子2的基準部N極施加磁力（例如，排斥力），驅動轉子2持續沿順時針旋轉；依次類推，線圈13、線圈14、線圈15、線圈16、線圈17和線圈18隨時間依次達到旋轉電流峰值並依次向轉子2的基準部N極施加磁力（例如，排斥力），驅動轉子2持續沿順時針旋轉。

例如，根據本公開實施例，旋轉控制指令為逆時針旋轉控制指令，在此情形下，在逆時針方向上基準線圈位於轉子2的基準部的右側，自基準線圈開始複數個定子齒1t上的線圈在逆時針方向上依次到達旋轉電流峰值並控制旋轉電流通電方向以在逆時針方向上依次施加磁力（例如，排斥力）至轉子2的基準部，從而驅動轉子2逆時針旋轉。作為示例，參見圖2B，以轉子2的N極作為基準部，旋轉控制指令為逆時針旋轉控制指令以指示轉子2要沿逆時針方向旋轉，定子1具有八個定子齒1t，纏繞於該八個定子齒1t上的線圈分別是線圈11、線圈12、線圈13、線圈14、線圈15、線圈16、線圈17和線圈18；在此情形下，以在逆時針方向上位於轉子2的基準部（例如，N極）的右側的線圈15為基準線圈，線圈15、線圈14、線圈13、線圈12、線圈11、線圈18、線圈17和線圈16同時被通入旋轉電流，並且以基準線圈15作為起點在逆時針方向上線圈15、線圈14、線圈13、線圈12、線圈11、線圈18、線圈17和線圈16中通入的旋轉電流隨時間依次到達峰值，與此同時，控制各線圈的旋轉電流通電方向以使得線圈15、線圈14、線圈13、線圈12、線圈11、線圈18、線圈17和線圈16的每個在到達旋轉電流峰值時其產生的磁場的N極朝向轉子2以與轉子2的基準部N極互斥，從而在逆時針方向上線圈15、線圈14、線圈13、線圈12、線圈11、線圈18、線圈17和線圈16隨時間依次施加磁力（例如，排斥力）至轉子2的基準部N極，驅動轉子2沿逆時針旋轉。需要說明的是，圖2B是基準線圈15到達旋轉電流峰值時定子1和轉子2的平面示意圖，此時，線圈11至線圈18被同時通入旋轉電流，基準線圈15到達旋轉電流峰值，通過控制旋轉電流通電方向基準線圈15產生的磁場的N極朝向轉子2以與轉子2的基準部N極互斥，基準線圈15驅動轉子2開始轉動。之後，儘管未示出，隨著轉子2的轉動，線圈14達到旋轉電流峰值並向轉子2的基準部N極施加磁力（例如，排斥力），驅動轉子2持續沿逆時針旋轉；依次類推，線圈13、線圈12、線圈11、線圈18、線圈17和線圈16隨時間依次達到旋轉電流峰值並依次向轉子2的基準部N極施加磁力（例如，排斥力），驅動轉子2持續沿逆時針旋轉。

例如，參見圖3A和圖3B，根據本公開實施例，轉子2為導磁轉子並包括朝向定子1突出的複數個突出部2p，複數個突出部2p中的一個為轉子2的基準部；基準線圈相對於定子1的角位置與基準部相對於定子1的角位置之間相差一角度。作為示例，在圖3A和圖3B中示出了轉子2包括四個突出部2p。需要說明的是，可以以複數個突出部2p中的任一個作為轉子2的基準部；作為示例，在圖3A和圖3B中，以左上的突出部2p作為轉子2的基準部。例如，通入基準線圈的旋轉電流最先到達峰值，該峰值旋轉電流產生旋轉磁場，旋轉磁場施加磁力至轉子2的基準部以驅動轉子2開始轉動；因此，為了將磁力有效地施加至轉子2的基準部以達到驅動轉子2開始轉動的目的，在周向方向上基準線圈與轉子2的基準部需要相差一角度，即，基準線圈相對於定子1的角位置與基準部相對於定子1的角位置之間相差一角度。例如，基準線圈相對於定子1的角位置與基準部相對於定子1的角位置之間相差的角度小於等於90度；優選地，在基準線圈相對於定子1的角位置與基準部相對於定子1的角位置之間相差一角度的前提下，以距離轉子2的基準部最近的線圈作為基準線圈。例如，在圖3A中，基準線圈為線圈13；在圖3B中，基準線圈為線圈11。

例如，根據本公開實施例，旋轉控制指令為順時針旋轉控制指令，在此情形下，在順時針方向上基準線圈位於轉子2的基準部的右側，自基準線圈開始複數個定子齒1t上的線圈在順時針方向上依次到達旋轉電流峰值並控制旋轉電流通電方向以在順時針方向上依次施加磁力（例如，吸引力）至轉子2的基準部，從而驅動轉子2順時針旋轉。作為示例，參見圖3A，以轉子2的左上突出部2p作為基準部，旋轉控制指令為順時針旋轉控制指令以指示轉子2要沿順時針方向旋轉，定子1具有八個定子齒1t，纏繞於該八個定子齒1t上的線圈分別是線圈11、線圈12、線圈13、線圈14、線圈15、線圈16、線圈17和線圈18；在此情形下，以在順時針方向上位於轉子2的基準部（例如，左上突出部2p）的右側的線圈13為基準線圈，線圈11、線圈12、線圈13、線圈14、線圈15、線圈16、線圈17和線圈18同時被通入旋轉電流，並且以基準線圈13作為起點在順時針方向上線圈13、線圈14、線圈15、線圈16、線圈17、線圈18、線圈11和線圈12中通入的旋轉電流隨時間依次到達峰值，與此同時，控制各線圈的旋轉電流通電方向以使得線圈13、線圈14、線圈15、線圈16、線圈17、線圈18、線圈11和線圈12的每個在到達旋轉電流峰值時其產生的磁場的N極或S極朝向轉子2以吸引轉子2的基準部，從而在順時針方向上線圈13、線圈14、線圈15、線圈16、線圈17、線圈18、線圈11和線圈12隨時間依次施加磁力（例如，吸引力）至轉子2的基準部，驅動轉子2沿順時針旋轉。需要說明的是，圖3A是基準線圈13到達旋轉電流峰值時定子1和轉子2的平面示意圖，此時，線圈11至線圈18被同時通入旋轉電流，基準線圈13到達旋轉電流峰值，通過控制旋轉電流通電方向基準線圈13產生的磁場的N極或S極朝向轉子2以吸引轉子2的基準部，基準線圈13驅動轉子2開始轉動。之後，儘管未示出，隨著轉子2的轉動，線圈14達到旋轉電流峰值並向轉子2的基準部施加磁力（例如，吸引力），驅動轉子2持續沿順時針旋轉；依次類推，線圈15、線圈16、線圈17、線圈18、線圈11和線圈12隨時間依次達到旋轉電流峰值並依次向轉子2的基準部施加磁力（例如，吸引力），驅動轉子2持續沿順時針旋轉。還需要說明的是，由於轉子2是導磁轉子，所以不論通入各線圈的旋轉電流產生的磁場的N極還是S極朝向轉子2，均會對轉子2的基準部產生吸引作用；這樣一來，相較於永磁轉子，在驅動導磁轉子旋轉時對各線圈的旋轉電流通電方向的控制難度可以稍微降低一些。

例如，根據本公開實施例，旋轉控制指令為逆時針旋轉控制指令，在此情形下，在逆時針方向上基準線圈位於轉子2的基準部的左側，自基準線圈開始複數個定子齒1t上的線圈在逆時針方向上依次到達旋轉電流峰值並控制旋轉電流通電方向以在逆時針方向上依次施加磁力（例如，吸引力）至轉子2的基準部，從而驅動轉子2逆時針旋轉。作為示例，參見圖3B，以轉子2的左上突出部2p作為基準部，旋轉控制指令為逆時針旋轉控制指令以指示轉子2要沿逆時針方向旋轉，定子1具有八個定子齒1t，纏繞於該八個定子齒1t上的線圈分別是線圈11、線圈12、線圈13、線圈14、線圈15、線圈16、線圈17和線圈18；在此情形下，以在逆時針方向上位於轉子2的基準部（例如，左上突出部2p）的左側的線圈11為基準線圈，線圈11、線圈12、線圈13、線圈14、線圈15、線圈16、線圈17和線圈18同時被通入旋轉電流，並且以基準線圈11作為起點在逆時針方向上線圈11、線圈18、線圈17、線圈16、線圈15、線圈14、線圈13和線圈12中通入的旋轉電流隨時間依次到達峰值，與此同時，控制各線圈的旋轉電流通電方向以使得線圈11、線圈18、線圈17、線圈16、線圈15、線圈14、線圈13和線圈12的每個在到達旋轉電流峰值時其產生的磁場的N極或S極朝向轉子2以吸引轉子2的基準部，從而在逆時針方向上線圈11、線圈18、線圈17、線圈16、線圈15、線圈14、線圈13和線圈12隨時間依次施加磁力（例如，吸引力）至轉子2的基準部N極，驅動轉子2沿逆時針旋轉。需要說明的是，圖3B是基準線圈11到達旋轉電流峰值時定子1和轉子2的平面示意圖，此時，線圈11至線圈18被同時通入旋轉電流，基準線圈11到達旋轉電流峰值，通過控制旋轉電流通電方向基準線圈11產生的磁場的N極或S極朝向轉子2以吸引轉子2的基準部，基準線圈11驅動轉子2開始轉動。之後，儘管未示出，隨著轉子2的轉動，線圈18達到旋轉電流峰值並向轉子2的基準部施加磁力（例如，吸引力），驅動轉子2持續沿逆時針旋轉；依次類推，線圈17、線圈16、線圈15、線圈14、線圈13和線圈12隨時間依次達到旋轉電流峰值並依次向轉子2的基準部施加磁力（例如，吸引力），驅動轉子2持續沿逆時針旋轉。還需要說明的是，由於轉子2是導磁轉子，所以不論通入各線圈的旋轉電流產生的磁場的N極還是S極朝向轉子2，均會對轉子2的基準部產生吸引作用；這樣一來，相較於永磁轉子，在驅動導磁轉子旋轉時對各線圈的旋轉電流通電方向的控制難度可以稍微降低一些。

例如，根據本公開實施例，位置獲取裝置包括霍爾感測器。在圖2A和圖2B中，作為示例，示出了設置在定子1上的霍爾感測器10x、11x、10y和11y。在圖3A和圖3B中，作為示例，示出了設置在定子上的霍爾感測器10a、10b和10c。通過設置複數個霍爾感測器，可以提高獲取轉子2的基準部相對於定子1的角位置α的準確度。例如，在圖2A和圖2B中，轉子2為永磁轉子，在此情形下，永磁轉子產生按照餘弦分佈的磁場，徑向對稱的兩個霍爾感測器10x和11x檢測判斷轉子2的基準部的角度絕對值，徑向對稱的兩個霍爾感測器10y和11y在上述角度絕對值的基礎上進一步檢測判斷轉子2的基準部的實際值，從而最終獲取轉子2的基準部相對於定子1的角位置α。設置徑向對稱的兩個霍爾感測器10x和11x並設置徑向對稱的兩個霍爾感測器10y和11y，可以對檢測結果進行差分運算，提高檢測的準確性和靈敏度。需要說明的是，如果不考慮差分運算，在圖2A和圖2B中，可以僅設置霍爾感測器10x和10y，或者可以僅設置霍爾感測器11x和11y。例如，在圖3A和圖3B中，轉子2為導磁轉子，霍爾感測器10a、10b和10c集中設置，使得一旦轉子2的基準部（即，突出部2p）經過霍爾感測器10a、10b和10c集中設置的區域，就會被準確地檢測到並獲取轉子2的基準部相對於定子1的角位置α。

圖4是根據本公開實施例的正反轉磁懸浮無軸承電機的框架示意圖二。參見圖4，在根據本公開實施例的正反轉磁懸浮無軸承電機中，對於複數個定子齒1t中的每一個，纏繞於其上的線圈僅為一個；功率放大裝置為半橋功率拓撲電路並將疊加電流通入線圈，該疊加電流包括旋轉電流分量以及懸浮電流分量，該旋轉電流分量可以看做是如上所述的旋轉電流，該懸浮電流分量可以看做是如上所述的懸浮電流。由於各定子齒1t上只纏繞一個線圈，從而避免了多線圈的情況下線圈間短路的可能性並保證了電機的槽滿率。例如，半橋功率拓撲電路包括複數個半橋功率放大器，該複數個半橋功率放大器與複數個線圈一一對應連接。作為示例，圖4示出了八個半橋功率放大器i1至i8與定子1上的八個線圈一一對應連接。需要說明的是，在上述參見圖2A至圖3B的描述中，旋轉電流峰值是指旋轉電流分量的峰值，旋轉電流通電方向是指旋轉電流分量通入線圈的方向。繼續參見圖4，主控裝置包括旋轉電流分量子裝置、懸浮電流分量子裝置以及電流疊加子裝置；在接受到角位置α和旋轉控制指令之後，主控裝置通過旋轉電流分量子裝置控制旋轉電流分量，通過懸浮電流分量子裝置控制懸浮電流分量，並通過電流疊加子裝置將旋轉電流分量和懸浮電流分量進行疊加，之後半橋功率拓撲電路將疊加電流通入線圈。例如，旋轉電流分量子裝置、懸浮電流分量子裝置以及電流疊加子裝置分別是旋轉電流分量子電路、懸浮電流分量子電路以及電流疊加子電路。

圖5是根據本公開實施例的正反轉磁懸浮無軸承電機的框架示意圖三。參見圖5，在根據本公開實施例的正反轉磁懸浮無軸承電機中，對於複數個定子齒1t中的每一個，纏繞於其上的線圈包括彼此絕緣的旋轉線圈和懸浮線圈；功率放大裝置包括第一功率放大電路和第二功率放大電路；第一功率放大電路與旋轉線圈電連接，以將控制轉子2旋轉的旋轉電流通入旋轉線圈；第二功率放大電路與懸浮線圈電連接，以將控制轉子2懸浮的懸浮電流通入懸浮線圈。作為示例，圖5中的線圈11、線圈12、線圈13、線圈14、線圈15、線圈16、線圈17和線圈18為旋轉線圈，第一功率放大電路分別與這些旋轉線圈電連接；圖5中除線圈11至線圈18之外的線圈為懸浮線圈，第二功率放大電路分別與這些懸浮線圈電連接；為了簡化視圖，在圖5中省略了第二功率放大電路與這些懸浮線圈之間的連接線。

如上所述，在根據本公開實施例的正反轉磁懸浮無軸承電機中，複數個定子齒1t上的線圈被同時通電並且要兼顧穩定旋轉和穩定懸浮二者，在此情形下，複數個定子齒1t上的線圈中的旋轉電流和懸浮電流將如下設置：旋轉電流配置為構建Pt極旋轉磁場，懸浮電流配置為構建Ps極懸浮磁場，Pt為旋轉磁場的極數，Ps為懸浮磁場的極數，且滿足Ps=Pt+2或Ps=Pt-2；每個定子齒1t上的線圈所通入的旋轉電流為第一餘弦電流或第一正弦電流，複數個定子齒1t上的線圈所通入的第一餘弦電流或第一正弦電流的相位依次相差360Mt/（2N+2）度；每個定子齒1t上的線圈所通入的懸浮電流為第二餘弦電流或第二正弦電流，複數個定子齒1t上的線圈所通入的第二餘弦電流或第二正弦電流的相位依次相差360Ms/（2N+2）度，轉子2在空間上旋轉一周，第一餘弦電流或第一正弦電流完成Mt個完整週期變化，第二餘弦電流或第二正弦電流完成Ms個完整週期變化，其中，Pt=2Mt，Ps=2Ms。

進一步地，為了在旋轉磁場旋轉以驅動轉子2旋轉的過程中，懸浮磁場始終與旋轉磁場匹配以提供恒定的懸浮力，在Ps=Pt+2的情形下，所述旋轉磁場的旋轉速度大於所述懸浮磁場的旋轉速度，旋轉磁場的旋轉速度與懸浮磁場的旋轉速度之比為（Mt+1）/Mt；並且在Ps=Pt-2的情形下，所述旋轉磁場的旋轉速度小於所述懸浮磁場的旋轉速度，旋轉磁場的旋轉速度與懸浮磁場的旋轉速度之比為（Mt-1）/Mt。在Ps=Pt+2的情形下，例如，Pt=4，Ps=6，則旋轉磁場和轉子2旋轉90˚，懸浮磁場旋轉60˚，此時，旋轉磁場的旋轉速度是懸浮磁場的旋轉速度的3/2倍，即旋轉磁場的旋轉速度是懸浮磁場的旋轉速度的（Mt+1）/Mt倍，例如，Pt=2，Ps=4，則旋轉磁場和轉子2旋轉180˚，懸浮磁場旋轉90˚，旋轉磁場的旋轉速度是懸浮磁場的旋轉速度的2倍，即旋轉磁場的旋轉速度是懸浮磁場的旋轉速度的（Mt+1）/Mt倍。在Ps=Pt-2的情形下，例如，Pt=4，Ps=2，則旋轉磁場和轉子2旋轉90˚，懸浮磁場旋轉180˚，旋轉磁場的旋轉速度是懸浮磁場的旋轉速度的1/2，即旋轉磁場的旋轉速度是懸浮磁場的旋轉速度的（Mt-1）/Mt。需要說明的是，上述旋轉磁場的旋轉速度及懸浮磁場的旋轉速度取決於轉子在空間上的機械角度，這區別於線圈中通入電流的電角度，電角度和機械角度的關係為:電角度=機械角度×極對數。例如，Pt=2，Ps=4時，旋轉電流的電角度=旋轉磁場的機械角度×旋轉磁場的極對數，此時，旋轉電流的電角度與旋轉磁場的機械角度相同。而懸浮電流的電角度=懸浮磁場的機械角度×懸浮磁場的極對數，此時，懸浮電流的電角度與懸浮磁場的機械角度的2倍，而旋轉磁場的機械角度是懸浮磁場的機械角度的2倍，因此，旋轉電流的電角度與懸浮電流的電角度是同頻的。圖6是根據本公開實施例的正反轉磁懸浮無軸承電機轉子、旋轉磁場和懸浮磁場旋轉的示意圖，作為示例，其示出了Pt=2且Ps=4的情形，圖中的圓圈表示轉子2，圓圈內的N和S表示轉子2的N極和S極，圓圈外的N和S表示懸浮磁場的N極和S極，可以看出懸浮磁場為4極磁場，圓圈外的帶底線的N和S表示旋轉磁場的N極和S極，可以看出旋轉磁場為2極磁場。從圖6清楚可見，旋轉磁場和轉子2旋轉180˚，懸浮磁場旋轉90˚。

圖7是根據本公開實施例的正反轉磁懸浮無軸承電機的框架示意圖四。參見圖7，根據本公開實施例的正反轉磁懸浮無軸承電機還包括模式控制裝置，該模式控制裝置與主控裝置連接並配置為控制正反轉磁懸浮無軸承電機在第一模式和第二模式之間切換；在第一模式下根據本公開實施例的正反轉磁懸浮無軸承電機僅順時針旋轉或僅逆時針旋轉；在第二模式下根據本公開實施例的正反轉磁懸浮無軸承電機在順時針旋轉和逆時針旋轉之間可切換。例如，模式控制裝置為可供使用者操控的裝置（例如，撥鈕）；在此情形下，使用者通過操控模式控制裝置可實現根據本公開實施例的正反轉磁懸浮無軸承電機在第一模式和第二模式之間切換。通過提供模式控制裝置，進一步提高了根據本公開實施例的正反轉磁懸浮無軸承電機的可控性，以使得根據本公開實施例的正反轉磁懸浮無軸承電機可以適用於任何應用場景。比如，在不需要反轉功能的應用場景，為了防止誤反轉導致不必要的破壞，可以將第一模式設置為預設模式，在預設模式下，即使主控裝置接收到反轉指令，也不作動。從而避免誤反轉導致不必要的破壞。進一步的，第二模式在開啟後才可以使用，即正反轉模式在開啟後才可以使用，防止電機反轉導致的不良後果。

根據本公開的實施例，還提供了一種正反轉磁懸浮無軸承電機的控制方法。圖8是根據本公開實施例的正反轉磁懸浮無軸承電機的控制方法的流程示意圖。根據本公開實施例的正反轉磁懸浮無軸承電機包括：定子1，定子1包括複數個定子齒1t，每個定子齒1t上纏繞有線圈；以及轉子2，定子1圍繞轉子2設置或者轉子2圍繞定子1設置，用於控制轉子2旋轉的旋轉電流和用於控制轉子2懸浮的懸浮電流被通入上述線圈，轉子2具有基準部。參見圖8，根據本公開實施例的正反轉磁懸浮無軸承電機的控制方法包括：獲取旋轉控制指令，獲取轉子2的基準部相對於定子1的角位置α；基於角位置α和旋轉控制指令，選擇出基準線圈並控制自基準線圈開始複數個定子齒1t上的線圈到達旋轉電流峰值的順序以及每個定子齒1t上的線圈的旋轉電流通電方向，從而控制轉子2的旋轉方向，在此過程中，旋轉電流產生的旋轉磁場旋轉；同時控制複數個定子齒1t上的線圈到達懸浮電流峰值的順序以及每個定子齒1t上的線圈的懸浮電流通電方向，從而控制轉子2懸浮，在此過程中，懸浮電流產生的懸浮磁場旋轉，並且旋轉磁場的旋轉方向與懸浮磁場的旋轉方向相同，且旋轉磁場的旋轉速度不同於懸浮磁場的旋轉速度。根據本公開實施例，基於角位置α和旋轉控制指令從複數個定子齒1t上的線圈中選擇出基準線圈，並控制自該基準線圈開始複數個定子齒1t上的線圈到達峰值電流的順序以及每個定子齒1t上的線圈的通電方向，就可以實現對轉子2的旋轉方向的控制，使得轉子2根據需要沿順時針方向旋轉或者沿逆時針方向旋轉。因此，根據本公開實施例的磁懸浮無軸承電機的控制方法可以簡單、靈活地根據需要選擇轉動方向，既可以根據需要選擇逆時針啟動還是順時針啟動，還可以根據需要在逆時針轉動和順時針轉動之間切換。即，實現了磁懸浮無軸承電機的正反轉功能。此外，根據本公開實施例，通過控制複數個定子齒1t上的線圈到達懸浮電流峰值的順序以及每個定子齒1t上的線圈的懸浮電流通電方向，可以使得懸浮磁場也旋轉且旋轉磁場的旋轉方向與懸浮磁場的旋轉方向相同；進一步地，由於Ps=Pt+2或Ps=Pt-2，使得Ps不等於Pt，從而旋轉磁場的旋轉速度必須不同於懸浮磁場的旋轉速度，才能使得旋轉磁場和懸浮磁場相互匹配。根據本公開實施例的磁懸浮無軸承電機可以簡單、靈活地根據需要選擇轉動方向；在此前提條件下，根據本公開實施例的磁懸浮無軸承電機還可以很好地兼顧轉子2的穩定旋轉和穩定懸浮二者，性能優異。例如，轉子2為永磁轉子並具有磁極，該磁極為轉子2的基準部；在根據本公開實施例的控制方法中，選擇基準線圈以使得基準線圈相對於定子1的角位置與基準部相對於定子1的角位置之間相差一角度。例如，基準線圈相對於定子1的角位置與基準部相對於定子1的角位置之間相差的角度小於等於90度；優選地，基準線圈相對於定子1的角位置與基準部相對於定子1的角位置之間相差的角度為90度。例如，旋轉控制指令為順時針旋轉控制指令，在根據本公開實施例的控制方法中，在順時針方向上基準線圈位於轉子2的基準部的左側，自基準線圈開始複數個定子齒1t上的線圈在順時針方向上依次到達旋轉電流峰值並控制旋轉電流通電方向以在順時針方向上依次施加磁力（例如，排斥力）至轉子2的基準部，從而驅動轉子2順時針旋轉。例如，旋轉控制指令為逆時針旋轉控制指令，在根據本公開實施例的控制方法中，在逆時針方向上基準線圈位於轉子2的基準部的右側，自基準線圈開始複數個定子齒1t上的線圈在逆時針方向上依次到達旋轉電流峰值並控制旋轉電流通電方向以在逆時針方向上依次施加磁力（例如，排斥力）至轉子2的基準部，從而驅動轉子2逆時針旋轉。

例如，轉子2為導磁轉子並包括朝向定子1突出的複數個突出部2p，複數個突出部2p中的一個為轉子2的基準部；在根據本公開實施例的控制方法中，選擇基準線圈以使得基準線圈相對於定子1的角位置與基準部相對於定子1的角位置之間相差一角度。例如，基準線圈相對於定子1的角位置與基準部相對於定子1的角位置之間相差的角度小於等於90度；優選地，在基準線圈相對於定子1的角位置與基準部相對於定子1的角位置之間相差一角度的前提下，以距離轉子2的基準部最近的線圈作為基準線圈。例如，旋轉控制指令為順時針旋轉控制指令，在根據本公開實施例的控制方法中，在順時針方向上基準線圈位於轉子2的基準部的右側，自基準線圈開始複數個定子齒1t上的線圈在順時針方向上依次到達旋轉電流峰值並控制旋轉電流通電方向以在順時針方向上依次施加磁力（例如，吸引力）至轉子2的基準部，從而驅動轉子2順時針旋轉。例如，根據本公開實施例，旋轉控制指令為逆時針旋轉控制指令，在根據本公開實施例的控制方法中，在逆時針方向上基準線圈位於轉子2的基準部的左側，自基準線圈開始複數個定子齒1t上的線圈在逆時針方向上依次到達旋轉電流峰值並控制旋轉電流通電方向以在逆時針方向上依次施加磁力（例如，吸引力）至轉子2的基準部，從而驅動轉子2逆時針旋轉。

需要說明的是，根據本公開實施例的正反轉磁懸浮無軸承電機的控制方法可以參照上面關於正反轉磁懸浮無軸承電機的描述，參照圖1至圖7描述的正反轉磁懸浮無軸承電機的特徵均可應用於根據本公開實施例的正反轉磁懸浮無軸承電機的控制方法，在此不再贅述。更具體地，請求項1到13所限定的正反轉磁懸浮無軸承電機的特徵均可應用於根據本公開實施例的正反轉磁懸浮無軸承電機的控制方法。

根據本公開實施例，還提供一種正反轉磁懸浮無軸承電機系統。圖9是根據本公開實施例的正反轉磁懸浮無軸承電機系統的框架示意圖一。參見圖9，根據本公開實施例的正反轉磁懸浮無軸承電機包括：處理器；以及記憶體，包括一個或複數個電腦程式模組；其中，一個或複數個電腦程式模組被儲存在記憶體中並被配置為由處理器執行，一個或複數個電腦程式模組包括用於實現如上所述的控制方法的指令。該正反轉磁懸浮無軸承電機系統的工作原理以及技術效果可以參照如上所述的根據本公開實施例的正反轉磁懸浮無軸承電機及其控制方法，在此不再贅述。

例如，記憶體用於儲存非暫時性電腦可讀指令（例如一個或複數個電腦程式模組）。處理器用於運行非暫時性電腦可讀指令，非暫時性電腦可讀指令被處理器運行時可以執行上文所述的控制方法中的一個或複數個步驟。記憶體和處理器可以通過匯流排系統和/或其它形式的連接機構（未示出）互連。

例如，處理器可以是中央處理單元（CPU）、圖形處理單元（GPU）或者具有資料處理能力和/或程式執行能力的其它形式的處理單元。例如，中央處理單元（CPU）可以為X86或ARM架構等。處理器可以為通用處理器或專用處理器，可以控制正反轉磁懸浮無軸承電機中的元件以執行期望的功能。

圖10是根據本公開實施例的正反轉磁懸浮無軸承電機系統的框架示意圖二。參見圖10，正反轉磁懸浮無軸承電機系統例如適於用來實施本公開實施例提供的控制方法。正反轉磁懸浮無軸承電機系統可以是終端設備等。需要注意的是，圖10示出的正反轉磁懸浮無軸承電機系統僅僅是一個示例，其不會對本公開實施例的功能和使用範圍帶來任何限制。

如圖10所示，正反轉磁懸浮無軸承電機系統可以包括處理裝置（例如中央處理器、圖形處理器等）810，其可以根據儲存在唯讀記憶體（ROM）820中的程式或者從儲存裝置880載入到隨機訪問記憶體（RAM）830中的程式而執行各種適當的動作和處理。在RAM830中，還儲存有正反轉磁懸浮無軸承電機系統操作所需的各種程式和資料。處理裝置810、ROM820以及RAM830通過匯流排840彼此相連。輸入/輸出（I/O）介面850也連接至匯流排840。

通常，以下裝置可以連接至I/O介面850：包括例如觸控式螢幕、觸控板、鍵盤、滑鼠、攝像頭、麥克風、加速度計、陀螺儀等的輸入裝置860；包括例如液晶顯示器（LCD）、揚聲器、振動器等的輸出裝置870；包括例如磁帶、硬碟等的儲存裝置880；以及通信裝置890。通信裝置890可以允許正反轉磁懸浮無軸承電機系統與其他設備進行無線或有線通信以交換資料。雖然圖10示出了具有各種裝置的正反轉磁懸浮無軸承電機系統，但應理解的是，並不要求實施或具備所有示出的裝置，正反轉磁懸浮無軸承電機系統可以替代地實施或具備更多或更少的裝置。

例如，根據本公開的實施例，上述控制方法可以被實現為電腦軟體程式。例如，本公開的實施例包括一種電腦程式產品，其包括承載在非暫態電腦可讀介質上的電腦程式，該電腦程式包括用於執行上述控制方法的程式碼。在這樣的實施例中，該電腦程式可以通過通信裝置890從網路上被下載和安裝，或者從儲存裝置880安裝，或者從ROM820安裝。在該電腦程式被處理裝置810執行時，可以實現本公開實施例提供的控制方法。

根據本公開的實施例，還提供一種電腦可讀儲存介質。圖11是根據本公開實施例的電腦可讀儲存介質的示意圖。參見圖11，本公開實施例提供的電腦可讀儲存介質900，用於儲存非暫時性電腦可讀指令910，當所述非暫時性電腦可讀指令910由電腦執行時可實現上述控制方法。該電腦可讀儲存介質900的工作原理和技術效果可以參照如上所述的正反轉磁懸浮無軸承電機及控制方法，在此不再贅述。例如，該儲存介質900可以應用於上述正反轉磁懸浮無軸承電機系統中。例如，儲存介質900可以為圖9所示的正反轉磁懸浮無軸承電機系統中的記憶體。

例如，儲存介質900可以包括智慧型電話的儲存卡、平板電腦的儲存部件、個人電腦的硬碟、隨機存取記憶體（RAM）、唯讀記憶體（ROM）、可擦除可程式設計唯讀記憶體（EPROM）、可擕式緊致盤唯讀記憶體（CD-ROM）、快閃記憶體、或者上述儲存介質的任意組合，也可以為其他適用的儲存介質。

根據本公開實施例，還提供一種磁懸浮設備。參見圖12-圖17，基於不同的功能應用，本發明磁懸浮設備可以配置為磁懸浮泵或磁懸浮攪拌裝置或磁懸浮轉檯等。下面將結合附圖對本發明配置為不同用途的產品進行詳細說明。

在一種應用實施例中，磁懸浮設備配置為磁懸浮泵，參見圖12和圖13，磁懸浮泵包括上述各實施例的正反轉磁懸浮無軸承電機100，磁懸浮泵還包括泵頭3，泵頭3包括泵殼31和設於泵殼內的轉子葉輪32，轉子葉輪包括轉子2，轉子2既是正反轉磁懸浮無軸承電機的轉子2，又是泵的轉子葉輪32的一部分，可以是例如永磁轉子或短路籠式轉子或磁阻轉子，正反轉磁懸浮無軸承電機配置為驅動轉子葉輪旋轉和懸浮，且根據使用場景驅動轉子葉輪正轉或/和反轉。

在另一種應用實施例中，參見圖14、圖15和圖16，磁懸浮設備還可以配置為磁懸浮攪拌裝置，在磁懸浮攪拌裝置的應用中，磁懸浮攪拌裝置包括上述各實施例的正反轉磁懸浮無軸承電機100。磁懸浮攪拌裝置還包括攪拌裝置3’，攪拌裝置3’包括攪拌容器31’和設於攪拌容器內的轉子攪拌頭32’，轉子攪拌頭包括轉子，轉子既是正反轉磁懸浮無軸承電機的轉子，又是攪拌裝置的轉子攪拌頭32’的一部分，正反轉磁懸浮無軸承電機配置為驅動轉子攪拌頭32’旋轉和懸浮，且根據使用場景驅動轉子攪拌頭正轉或/和反轉。如圖14所示，假定電機為正轉（例如，逆時針轉動），根據攪拌場景，可以設置轉子攪拌頭葉輪的結構，進而可以達到電機正轉產生漩渦，以利用漩渦將易於漂浮而不易下沉的混合物質下吸，進而達到提高混合及攪拌效果的目的。同樣，可以在電機反轉（例如，順時針轉動）時產生漩渦，如圖15所示。如圖16所示，在另一些攪拌場景中，不希望產生漩渦，以避免功率較大時，漩渦下移至轉子攪拌頭，影響轉子的平衡或穩定，甚至產生不需要的空化破壞介質。為此，可以通過控制電機正反轉的時間，使攪拌過程整體不產生漩渦，以避免漩渦對轉子攪拌頭產生影響，避免由於漩渦導致的空化及破壞介質，以更好的滿足生物製藥、半導體及晶片製造等潔淨環境下攪拌混合的需要。

在又一種應用實施例中，參見圖17，磁懸浮設備還可以配置為磁懸浮轉檯，同樣，磁懸浮轉檯包括上述各實施例的正反轉磁懸浮無軸承電機100。磁懸浮轉檯還包括轉子支撐台3”，轉子支撐台3”包括檯面31”和轉子32”，檯面31”與轉子32”連接，正反轉磁懸浮無軸承電機配置為驅動轉子支撐台旋轉和懸浮，且根據使用場景驅動轉子支撐台正轉或/和反轉。

本發明磁懸浮設備還可以根據其他功能應用，組配不同功能的裝配件，從而成為不同應用需求的磁懸浮設備。

以上僅是本公開的示範性實施方式，而非用於限制本公開的保護範圍，本公開的保護範圍由所附的請求項確定。

1:定子 2:轉子 10x、10y、11x、11y、10a、10b、10c:霍爾感測器 1t:定子齒 i1、i2、i3、i4、i5、i6、i7、i8:半橋功率放大器 11、12、13、14、15、16、17、18:線圈 3:泵頭 31:泵殼 32:轉子葉輪 3”:轉子支撐台 31”:檯面 32”:轉子 2p:突出部 100:正反轉磁懸浮無軸承電機 α:角位置 810:處理裝置 820、830:記憶體 840:匯流排 850:I/O介面 860:輸入裝置 870:輸出裝置 880:儲存裝置 890:通訊裝置 900:儲存介質 910:指令

為了更清楚地說明本公開實施例的技術方案，下面將對本公開實施例的附圖作簡單地介紹。顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅涉及本公開的一些實施例，而非對本公開的限制。 圖1是根據本公開實施例的正反轉磁懸浮無軸承電機的框架示意圖一； 圖2A根據本公開實施例的正反轉磁懸浮無軸承電機的定子和轉子的平面示意圖一； 圖2B根據本公開實施例的正反轉磁懸浮無軸承電機的定子和轉子的平面示意圖二； 圖3A根據本公開實施例的正反轉磁懸浮無軸承電機的定子和轉子的平面示意圖三； 圖3B根據本公開實施例的正反轉磁懸浮無軸承電機的定子和轉子的平面示意圖四； 圖4是根據本公開實施例的正反轉磁懸浮無軸承電機的框架示意圖二； 圖5是根據本公開實施例的正反轉磁懸浮無軸承電機的框架示意圖三； 圖6是根據本公開實施例的正反轉磁懸浮無軸承電機轉子、旋轉磁場和懸浮磁場旋轉的示意圖； 圖7是根據本公開實施例的正反轉磁懸浮無軸承電機的框架示意圖四； 圖8是根據本公開實施例的正反轉磁懸浮無軸承電機的控制方法的流程示意圖； 圖9是根據本公開實施例的正反轉磁懸浮無軸承電機系統的框架示意圖一；。 圖10是根據本公開實施例的正反轉磁懸浮無軸承電機系統的框架示意圖二； 圖11是根據本公開實施例的電腦可讀儲存介質的示意圖； 圖12是根據本公開實施例的磁懸浮設備配置為磁懸浮泵的結構示意圖一； 圖13是根據本公開實施例的磁懸浮設備配置為磁懸浮泵的結構示意圖二； 圖14是根據本公開實施例的磁懸浮設備配置為磁懸浮攪拌裝置的結構示意圖一； 圖15是根據本公開實施例的磁懸浮設備配置為磁懸浮攪拌裝置的結構示意圖二； 圖16是根據本公開實施例的磁懸浮設備配置為磁懸浮攪拌裝置的結構示意圖三； 圖17是根據本公開實施例的磁懸浮設備配置為磁懸浮轉檯的結構示意圖一。

Claims (19)

1. 一種正反轉磁懸浮無軸承電機，其包括：一定子，該定子包括複數個定子齒，每個該定子齒上纏繞有一線圈；一轉子，該定子圍繞該轉子設置或者該轉子圍繞該定子設置，該轉子具有一基準部；一位置獲取裝置，配置為獲取該轉子的該基準部相對於該定子的一角位置；一旋轉控制裝置，配置為提供一旋轉控制指令；一主控裝置和一功率放大裝置，該主控裝置與該位置獲取裝置、該旋轉控制裝置和該功率放大裝置分別連接，該功率放大裝置還與該線圈電連接以將用於控制該轉子旋轉的旋轉電流和用於控制該轉子懸浮的一懸浮電流通入該線圈，其中，該主控裝置、該功率放大裝置、該定子和該轉子配置為：基於該角位置和該旋轉控制指令，該主控裝置選擇出一基準線圈並通過該功率放大裝置控制自該基準線圈開始該些個定子齒上的線圈到達旋轉電流峰值的順序以及每個該定子齒上的線圈的旋轉電流通電方向，從而控制該轉子的旋轉方向，在此過程中，該旋轉電流產生的旋轉磁場旋轉；該主控裝置、該功率放大裝置、該定子和該轉子還配置為：該主控裝置通過該功率放大裝置控制該些個定子齒上的線圈到達該懸浮電流峰值的順序以及每個該定子齒上的線圈的該懸浮電流通電方向，從而控制該轉子懸浮，在此過程中，該懸浮電流產生的一懸浮磁場旋轉；並且該旋轉磁場的旋轉方向與該懸浮磁場的旋轉方向相同，且該旋轉磁場的旋轉速度不同於該懸浮磁場的旋轉速度。
2. 根據請求項1所述的正反轉磁懸浮無軸承電機，其中，該轉子為永磁轉子並具有一磁極，該磁極為該轉子的該基準部；該基準線圈相對於該定子的該角位置與該基準部相對於該定子的該角位置之間相差一角度。
3. 根據請求項2所述的正反轉磁懸浮無軸承電機，其中，該旋轉控制指令為順時針旋轉控制指令，在此情形下，在順時針方向上該基準線圈位於該基準部的左側，自該基準線圈開始該些個定子齒上的線圈在順時針方向上依次到達旋轉電流峰值並控制旋轉電流通電方向以在順時針方向上依次施加磁力至該基準部，從而驅動該轉子順時針旋轉；或者，該旋轉控制指令為逆時針旋轉控制指令，在此情形下，在逆時針方向上該基準線圈位於該基準部的右側，自該基準線圈開始該些個定子齒上的線圈在逆時針方向上依次到達旋轉電流峰值並控制旋轉電流通電方向以在逆時針方向上依次施加磁力至該基準部，從而驅動該轉子逆時針旋轉。
4. 根據請求項2所述的正反轉磁懸浮無軸承電機，其中，該基準線圈相對於該定子的該角位置與該基準部相對於該定子的該角位置之間相差的角度為90度。
5. 根據請求項1所述的正反轉磁懸浮無軸承電機，其中，該轉子為導磁轉子並包括朝向該定子突出的複數個突出部，該些個突出部中的一個為該轉子的基準部；該基準線圈相對於該定子的該角位置與該基準部相對於該定子的該角位置之間相差一角度。
6. 根據請求項5所述的正反轉磁懸浮無軸承電機，其中，該旋轉控制指令為順時針旋轉控制指令，在此情形下，在順時針方向上該基準線圈位於該基準部的右側，自該基準線圈開始該些個定子齒上的線圈在順時針方向上依次到達旋轉電流峰值並控制旋轉電流通電方向以在順時針方向上依次施加磁力至該基準部，從而驅動該轉子順時針旋轉；或者，該旋轉控制指令為逆時針旋轉控制指令，在此情形下，在逆時針方向上該基準線圈位於該基準部的左側，自該基準線圈開始該些個定子齒上的線圈在逆時針方向上依次到達旋轉電流峰值並控制旋轉電流通電方向以在逆時針方向上依次施加磁力至該基準部，從而驅動該轉子逆時針旋轉。
7. 根據請求項1到6任一項所述的正反轉磁懸浮無軸承電機，其中，該位置獲取裝置包括一霍爾感測器。
8. 根據請求項1到6任一項所述的正反轉磁懸浮無軸承電機，其中，對於該些個定子齒中的每一個，纏繞於其上的一線圈僅為一個；該功率放大裝置為半橋功率拓撲電路並將疊加電流通入該線圈，該疊加電流包括一旋轉電流分量以及一懸浮電流分量，該旋轉電流分量用作該旋轉電流，該懸浮電流分量用作該懸浮電流。
9. 根據請求項1到6任一項所述的正反轉磁懸浮無軸承電機，其中，對於該些個定子齒中的每一個，纏繞於其上的該線圈包括彼此絕緣的一旋轉線圈和一懸浮線圈；該功率放大裝置包括一第一功率放大電路和一第二功率放大電路；該第一功率放大電路與該旋轉線圈電連接，以將控制該轉子旋轉的旋轉電流通入該旋轉線圈；該第二功率放大電路與該懸浮線圈電連接，以將控制該轉子懸浮的懸浮電流通入該懸浮線圈。
10. 根據請求項1到6任一項所述的正反轉磁懸浮無軸承電機，其中，該旋轉電流配置為構建Pt極旋轉磁場，該懸浮電流配置為構建Ps極懸浮磁場，Pt為旋轉磁場的極數，Ps為懸浮磁場的極數，且滿足Ps=Pt+2或Ps=Pt-2；每個定子齒上的線圈所通入的旋轉電流為一第一餘弦電流或一第一正弦電流，複數個定子齒上的線圈所通入的一第一餘弦電流或一第一正弦電流的相位依次相差360Mt/（2N+2）度；每個該定子齒上的該線圈所通入的懸浮電流為一第二餘弦電流或一第二正弦電流，複數個定子齒上的該線圈所通入的該第二餘弦電流或該第二正弦電流的相位依次相差360Ms/（2N+2）度，該轉子在空間上旋轉一周，該第一餘弦電流或該第一正弦電流完成Mt個完整週期變化，該第二餘弦電流或該第二正弦電流完成Ms個完整週期變化，其中，Pt=2Mt，Ps=2Ms。
11. 根據請求項10所述的正反轉磁懸浮無軸承電機，其中，在Ps=Pt+2的情形下，該旋轉磁場的旋轉速度大於該懸浮磁場的旋轉速度；在Ps=Pt-2的情形下，該旋轉磁場的旋轉速度小於該懸浮磁場的旋轉速度。
12. 根據請求項11所述的正反轉磁懸浮無軸承電機，其中，在Ps=Pt+2的情形下，該旋轉磁場的旋轉速度與該懸浮磁場的旋轉速度之比為（Mt+1）/Mt；在Ps=Pt-2的情形下，該旋轉磁場的旋轉速度與該懸浮磁場的旋轉速度之比為（Mt-1）/Mt。
13. 根據請求項1到6任一項所述的正反轉磁懸浮無軸承電機，還包括一模式控制裝置，該模式控制裝置與該主控裝置連接並配置為控制該正反轉磁懸浮無軸承電機在一第一模式和一第二模式之間切換；在該第一模式下該正反轉磁懸浮無軸承電機僅順時針旋轉或僅逆時針旋轉；在該第二模式下該正反轉磁懸浮無軸承電機在順時針旋轉和逆時針旋轉之間可切換。
14. 一種正反轉磁懸浮無軸承電機的控制方法，其中，該正反轉磁懸浮無軸承電機包括：一定子，該定子包括複數個定子齒，每個該定子齒上纏繞有一線圈；以及一轉子，該定子圍繞該轉子設置或者該轉子圍繞該定子設置，用於控制該轉子旋轉的旋轉電流和用於控制該轉子懸浮的懸浮電流被通入該線圈，該轉子具有一基準部，該控制方法包括：獲取一旋轉控制指令，獲取該轉子的基準部相對於該定子的一角位置；基於該角位置和該旋轉控制指令，選擇出基準線圈並控制自該基準線圈開始複數個定子齒上的線圈到達旋轉電流峰值的順序以及每個定子齒上的線圈的旋轉電流通電方向，從而控制該轉子的旋轉方向，在此過程中，該旋轉電流產生的旋轉磁場旋轉；同時，控制該些個定子齒上的線圈到達懸浮電流峰值的順序以及每個定子齒上的線圈的懸浮電流通電方向，從而控制該轉子懸浮，在此過程中，該懸浮電流產生的懸浮磁場旋轉，並且該旋轉磁場的旋轉方向與該懸浮磁場的旋轉方向相同，該旋轉磁場的旋轉速度不同於該懸浮磁場的旋轉速度。
15. 一種正反轉磁懸浮無軸承電機系統，包括：一處理器；一記憶體，包括一個或複數個電腦程式模組；其中，該一個或複數個電腦程式模組被儲存在該記憶體中並被配置為由該處理器執行，該一個或複數個電腦程式模組包括用於實現請求項14所述的控制方法的指令。
16. 一種電腦可讀儲存介質，儲存非暫時性電腦可讀指令，當該非暫時性電腦可讀指令由電腦執行時可實現請求項14所述的控制方法。
17. 一種磁懸浮設備，其中，該磁懸浮設備配置為一磁懸浮泵，該磁懸浮泵包括請求項1到13任一項所述的正反轉磁懸浮無軸承電機，還包括一泵殼和設於該泵殼內的一轉子葉輪，該轉子葉輪包括該轉子。
18. 一種磁懸浮設備，其中，該磁懸浮設備配置為一磁懸浮攪拌裝置，該磁懸浮攪拌裝置包括請求項1到13任一項所述的正反轉磁懸浮無軸承電機，還包括一攪拌容器和設於該攪拌一容器內的一轉子攪拌頭，該轉子攪拌頭包括該轉子。
19. 一種磁懸浮設備，其中，該磁懸浮設備配置為一磁懸浮轉檯，該磁懸浮轉檯包括請求項1到13任一項所述的正反轉磁懸浮無軸承電機，還包括一轉子支撐台，該轉子支撐台包括該轉子。