無軸承永磁同步電機優(yōu)化設(shè)計及運行控制研究.pdf

1、無軸承永磁同步電機是一種集永磁同步電機和磁軸承功能于一體的新型電機。除了具有永磁同步電機的優(yōu)點之外,還具有磁軸承的優(yōu)點,如無摩擦、無需潤滑、高速度、高精度、壽命長等一系列優(yōu)點。無軸承永磁同步電機在生物工程、航空航天、能源交通、半導(dǎo)體制造業(yè)以及醫(yī)藥衛(wèi)生等特殊電氣驅(qū)動／傳動領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景。本文在國家高新技術(shù)研究發(fā)展計劃(863計劃)項目“基于無軸承永磁同步電機的機器人伺服驅(qū)動系統(tǒng)”(2007AA04Z213)的資助下,針對無軸承永磁

2、同步電機開展理論和試驗研究。主要工作如下：
　　 ⑴闡述了無軸承永磁同步電機的工作原理以及徑向懸浮力產(chǎn)生機理；在分析各部分徑向懸浮力數(shù)學(xué)表達式的基礎(chǔ)上,推導(dǎo)了無軸承永磁同步電機徑向懸浮力的數(shù)學(xué)模型；通過分析無軸承永磁同步電機中各部分洛侖茲力的作用,給出了無軸承永磁同步電機的電磁轉(zhuǎn)矩方程,得出無軸承永磁同步電機旋轉(zhuǎn)部分的數(shù)學(xué)模型。
　　 ⑵以轉(zhuǎn)矩繞組極對數(shù)PM=1,懸浮力繞組極對數(shù)PB=2,額定功率為500W的二自由度無軸

3、承永磁同步電機為研究對象,對無軸承永磁同步電機定子和轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)形式和參數(shù)進行了設(shè)計；采用Matlab軟件理論分析得出最佳永磁體厚度和氣隙長度；采用ANSYS軟件驗證了無軸承電機懸浮原理,分析了徑向懸浮力與兩套繞組電流之間的關(guān)系。
　　 ⑶在建立電磁轉(zhuǎn)矩和懸浮力數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上,針對電磁轉(zhuǎn)矩和可控懸浮力的特點,研究了i1d=0的轉(zhuǎn)子磁場定向的轉(zhuǎn)矩控制策略和轉(zhuǎn)子偏心位移直接控制的懸浮力控制策略。運用Matlab／Simulink構(gòu)建