本发明属于磁悬浮技术和永磁同步电机，涉及一种主动调节转子轴向力的磁悬浮电机及其调节方法。
背景技术：
1、磁悬浮电机摒弃了传统电机中支承电机转子的机械轴承，转而利用磁场力将转子悬浮于电机内，具有无机械磨损、产生污染物少、能耗低、允许转速高、噪声小、寿命长、无需润滑等优点。然而，要实现转子长时间高速稳定旋转，确保转子始终位于电机物理中心位置至关重要。同时在磁悬浮电机的应用中，如磁悬浮泵需要密封和运输液体，它磁路中的气隙要比无轴承薄片电机更宽，因此它的轴向刚度较弱，而在实际运行过程中，转子会受到较大的液体静压力或动反力作用，使得转子出现轴向偏移，而当前采用的电机结构在转子出现轴向偏移时，无法主动调节轴向磁拉力，只能依赖被动调节，即靠转子与定子铁芯的轴向方向上的磁拉力将转子拉回铁芯齿部轴向中心，但这种被动调节方式难以抵抗静压力或动反力造成的轴向冲击。此外，被动调节耗时较长，不能快速回到电机物理中心位置，且被动调节无法根据实际情况将转子调整到最佳位置，可能会导致在部分工况下，转子实际上并不位于电机物理中心。故需要提出一种设计方案能够主动调节电机轴向磁拉力，使得转子能够快速调整偏心位置，从而保持转子稳定运行。
2、当前常用的磁悬浮电机在轴向上都是通过被动悬浮来实现的，为解决被动调节轴向力存在的技术弊端，现有技术提出一种主动调节轴向力的方法，该方法的核心在于将主动轴向电磁悬浮系统嵌入到磁悬浮电机的磁路设计中，且轴向力绕组的轴线与转子的轴线垂直，从而实现对轴向力的主动调控。具体来说，在悬浮系统中加入轴向力绕组，绕组产生的磁场会随着转子的旋转而变化，形成稳定的吸引力和排斥力，用于补偿轴向液力，这些轴向电磁力由主动麦克斯韦力、洛伦兹力以及被动磁阻力共同构成，共同作用于磁悬浮系统，以实现更加精准和稳定的轴向控制。
3、在现有技术中，主动轴向电磁力主要由转子磁钢的漏磁通与通电轴向绕组相互作用产生的麦克斯韦力和洛伦兹力组成，然而，由于磁钢漏磁通相对较小，且轴向绕组中间采用非高导磁材料，导致通电后产生的磁场较弱，进而产生的主动轴向力偏小。此外轴向绕组被安置在7字硅钢组成的铁芯内部，且距离硅钢轴向端面有一定距离，而检测磁钢角度的霍尔元器件一般也放在附近，这就会使得轴向绕组通电产生的磁场容易对霍尔元件产生的信号造成干扰，导致检测的磁钢角度不对，进而影响电机的驱动和悬浮控制。
技术实现思路
1、为解决现有技术方案存在的缺陷，本发明提出一种主动调节转子轴向力的磁悬浮电机及其调节方法，通过在铁芯上添加一套轴向力绕组来显著增强对转子的轴向磁拉力，从而保持转子稳定运行。
2、一种主动调节转子轴向力的磁悬浮电机包括转子、7字硅钢组、驱动绕组、悬浮绕组、轴向力绕组、底部圆孔硅钢。所述7字硅钢组包括多根7字硅钢，并等间距固定在底部圆孔硅钢上，所述驱动绕组、悬浮绕组、轴向力绕组均绕制在7字硅钢上，其中驱动绕组和轴向力绕组可绕制在单根或相邻两根7字硅钢上，两者绕制方式相同；所述悬浮绕组绕制在单根7字硅钢上。
3、规定驱动线圈电流形成的磁场方向由轴心指向外圆为正绕，电流形成的磁场方向由外圆指向轴心为反绕；相邻2根7字硅钢为一组，每组7字硅钢上的驱动线圈在2根7字硅钢上同方向绕制后串联或跨绕在2根7字硅钢上；相对两组7字硅钢的驱动线圈绕制方向一致，相邻两组7字硅钢的驱动线圈绕制方向相反；绕制方向一致的两组驱动线圈串联，形成a、b相驱动绕组，a、b相驱动绕组通电形成p对极旋转磁场。
4、轴向力绕组的绕制方式与驱动绕组绕制方式相同，形成z1、z2相轴向力绕组，z1、z2相绕组通电形成p对极旋转磁场。
5、驱动绕组实行id＝0控制，轴向力绕组实行iq＝0控制，当转子发生轴向偏移时，通过调节轴向力绕组的电流，来产生与转子磁场方向成0°的附加磁场。该附加磁场与转子极对数一致，并随转子同步旋转，且不会影响电机的驱动扭矩，而会叠加到转子磁钢产生的磁场上，故能增加整个电机的磁场强度，从而增强对转子的轴向磁拉力。
6、优选的，所述7字硅钢组包括8根7字硅钢。所述转子为永磁体材料；所述7字硅钢、底部圆孔硅钢为高导磁的软磁材料，如硅钢片；驱动绕组、悬浮绕组、轴向力绕组为漆包线等良导体。
7、基于上述磁悬浮电机有如下转子轴向力主动调节方法，具体包括以下步骤：
8、步骤(a)、通过霍尔传感器检测转子的轴向位置；
9、步骤(b)、当检测到转子的轴向偏心，并且需要增加主动轴向力时，根据转子的实时位置向z1、z2相轴向力绕组通入电流，此时电流相位按iq＝0控制；
10、步骤(c)、磁钢匀速旋转时，z1、z2相电流大小按正弦变化，每两根7字硅钢间距n度，当转子的n极或s极转到与轴向力绕组的正绕绕组对应的硅钢夹角呈n/2度角时，轴向力绕组的正绕绕组电流峰值为最大，轴向力绕组反绕绕组电流峰值为0；
11、步骤(d)、通过上述步骤，使轴向力绕组产生一个与磁钢的n极、s极成0°夹角的磁场，以增加整个气隙范围内的磁场强度，从而增加铁芯对转子的轴向磁拉力，实现对转子的轴向控制；
12、步骤(e)、重复步骤(a)至(d)，对转子轴向力进行主动调节，对转子进行持续的轴向控制。
13、本发明在原有磁悬浮泵电机结构基础上增加一套轴向力绕组，并将轴向力绕组绕制在7字硅钢上，其中驱动绕组实行id＝0控制，轴向力绕组实行iq＝0控制，当转子发生轴向偏移时，可通过调节轴向力绕组的电流，来产生与转子磁场方向成0°的附加磁场。该附加磁场不会影响电机的驱动扭矩，而会叠加到转子磁钢产生的磁场上，故能增加整个电机的磁场强度，从而增强对转子的轴向磁拉力，来补偿被动调节的不足，同时轴向力绕组的位置避免了对检测磁钢位置的霍尔信号产生干扰。
1.一种主动调节转子轴向力的磁悬浮电机，其特征在于：包括转子、7字硅钢组、驱动绕组、悬浮绕组、轴向力绕组、底部圆孔硅钢；
2.如权利要求1所述的主动调节转子轴向力的磁悬浮电机，其特征在于：所述的转子为永磁体材料。
3.如权利要求1所述的主动调节转子轴向力的磁悬浮电机，其特征在于：所述的7字硅钢、底部圆孔硅钢为高导磁的软磁材料。
4.如权利要求1所述的主动调节转子轴向力的磁悬浮电机，其特征在于：所述的驱动绕组、悬浮绕组、轴向力绕组为良导体。
5.如权利要求1所述的主动调节转子轴向力的磁悬浮电机，其特征在于：所述7字硅钢组包括8根7字硅钢。
6.采用如权利要求1-5任意一项权利要求所述的磁悬浮电机，有如下转子轴向力主动调节方法，其特征在于：
