無軸承永磁薄片電機(jī)本體及控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、無軸承永磁薄片電機(jī)是一種可實(shí)現(xiàn)五自由度全懸浮的新型電機(jī)，它利用無軸承技術(shù)實(shí)現(xiàn)徑向主動(dòng)懸浮，同時(shí)依靠磁阻力實(shí)現(xiàn)其它自由度的被動(dòng)懸浮。該電機(jī)除具有其它無軸承電機(jī)的無磨損、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)外，還有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、密封性好等優(yōu)點(diǎn)，在生、化、醫(yī)、機(jī)電等超潔凈驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域具有獨(dú)特的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。 本文針對(duì)無軸承永磁薄片電機(jī)的轉(zhuǎn)子中心位置無法精確定位的問題，從理論上推導(dǎo)了轉(zhuǎn)子偏心情況下徑向懸浮力和電磁轉(zhuǎn)矩的數(shù)學(xué)模型，為控制系統(tǒng)算法的改進(jìn)提供了理論依據(jù)，基于有限

2、元分析軟件ANSYS的2D電磁場(chǎng)仿真結(jié)果驗(yàn)證了該模型的正確性。 電機(jī)本體方面，從傳統(tǒng)的表面凸出式永磁體磁勢(shì)諧波含量較高的局限性出發(fā)，優(yōu)化設(shè)計(jì)了徑向、平行充磁的永磁體形狀，優(yōu)化后的永磁體磁勢(shì)諧波含量減小，磁密分布更接近正弦波。有限元仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果均表明該優(yōu)化方法的可行性，并可推廣到磁勢(shì)為矩形、梯形等形狀的永磁體，對(duì)其設(shè)計(jì)具有借鑒意義。本文還分析了電機(jī)軸向長(zhǎng)度、轉(zhuǎn)子半徑對(duì)被動(dòng)懸浮性能的影響，3D電磁場(chǎng)仿真結(jié)果為電機(jī)設(shè)計(jì)和被動(dòng)懸浮性能