基于磁懸浮軸承用永磁無刷直流電機及其驅(qū)動系統(tǒng)的研究.pdf

1、高速電機有著廣闊的應(yīng)用前景，具有相當(dāng)大的研究價值。對于高速電動機(轉(zhuǎn)速＞10000r/min)的基本要求是轉(zhuǎn)速高、長壽命，其次是轉(zhuǎn)動慣量小、體積小、功耗低。高速轉(zhuǎn)子的支撐系統(tǒng)及其驅(qū)動系統(tǒng)是實現(xiàn)這一要求的關(guān)鍵，傳統(tǒng)的機械軸承難以滿足上述要求，而磁懸浮軸承由于具有高轉(zhuǎn)速、無機械摩損、無須潤滑、使用壽命長及可靠性高而成為高速轉(zhuǎn)子支撐系統(tǒng)的理想選擇。 本論文詳細(xì)介紹了永磁無刷直流電動機的結(jié)構(gòu)及基本工作原理，提出采用磁懸浮軸承取代傳統(tǒng)的機

2、械軸承作為支承系統(tǒng)。為確保磁懸浮軸承的運行穩(wěn)定性以及降低磁懸浮軸承的控制難度，無刷直流電動機采用了無齒槽繞組的方式以使其具有盡可能小的單邊磁拉力和轉(zhuǎn)矩脈動。而無齒槽繞組設(shè)計又因其等效氣隙的增大，導(dǎo)致電動機不同半徑氣隙處的周向、軸向都具有不同的磁密分布。本文針對本課題中的大有效氣隙(無齒槽)、小長徑比的結(jié)構(gòu)特點，采用電磁場的數(shù)值方法計算了其不同半徑氣隙處周向、軸向的磁密分布，提出了該種電機等效漏磁系數(shù)和等效計算極弧系數(shù)的概念和計算方法，為

3、該種電機的電磁設(shè)計打下理論基礎(chǔ)。 樣機實測數(shù)據(jù)可看出計算值與實測值差別不大，誤差在允許范圍之內(nèi)。這表明采用上述方法進行參數(shù)計算并由此進行電動機設(shè)計是合理的，并能滿足工程精度的要求。 基于磁懸浮軸承支承的永磁無刷直流電機具有很大的有效氣隙，從而導(dǎo)致氣隙磁密降低；盡管采用HALBACH磁體結(jié)構(gòu)并加大磁體厚度可以提高氣隙磁密，但該種結(jié)構(gòu)電機氣隙磁密波形具有正弦性，并不適合于方波驅(qū)動的永磁無刷直流電動機。本文提出改進的每極兩塊磁