無軸承異步電機徑向懸浮力研究及無傳感技術(shù)實現(xiàn).pdf

1、隨著現(xiàn)代生產(chǎn)裝備向高速、高精方向發(fā)展，傳統(tǒng)的普通電機已無法滿足先進生產(chǎn)過程對高速、超高速電機傳動系統(tǒng)的性能要求。無軸承電機通過定子槽中兩套繞組磁場的相互作用，改變原有的電機氣隙磁場分布格局，能同時產(chǎn)生使電機旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)矩和使轉(zhuǎn)子懸浮的徑向懸浮力。無軸承電機的出現(xiàn)改變了傳統(tǒng)電機轉(zhuǎn)子的支撐方式，開創(chuàng)了高速電機的“無軸承”新時代。其中，無軸承異步電機(Bearingless Induction Motor)兼具磁軸承與傳統(tǒng)異步電機的全部優(yōu)點，能在

2、超凈、真空、超高速、腐蝕等惡劣環(huán)境下實現(xiàn)電機的“無軸承”運行，是當前無軸承傳動領(lǐng)域的研究熱點之一。本文在國家自然科學基金青年基金項目(61104016)資助下，針對無軸承異步電機徑向懸浮力的有限元分析模型和數(shù)學模型、無速度傳感器運行技術(shù)、轉(zhuǎn)子無位置傳感器運行技術(shù)以及數(shù)字控制系統(tǒng)等方面進行了重點研究，具體的研究內(nèi)容如下:
　　首先，介紹了無軸承異步電機徑向懸浮力產(chǎn)生原理，電機本體在Ansoft中的2D、3D結(jié)構(gòu)和繞組繞制形式;在電磁

3、場理論基礎(chǔ)上，推導(dǎo)出電機的徑向懸浮力數(shù)學模型;提出二基波法，在Ansoft中分析研究了徑向懸浮力的有限元值隨徑向懸浮力繞組電流的變化關(guān)系，結(jié)合徑向懸浮力數(shù)學模型值，得出了徑向懸浮力數(shù)學模型值與有限元值近似一致的結(jié)論。
　　其次，為解決無軸承異步電機中由于機械式傳感器的安裝所帶來的電機軸向體積和成本增大的問題，提出了基于轉(zhuǎn)矩繞組無功功率模型參考自適應(yīng)系統(tǒng)(MRAS)的無速度傳感器矢量控制和一種改進反電動勢法的無位置傳感器矢量控制，并