無軸承永磁薄片電機懸浮力控制策略及實驗研究.pdf

1、無軸承永磁薄片電機(BPMSM)是一種新穎的無軸承電機，能夠?qū)崿F(xiàn)五自由度的完全懸浮，不僅具有磁軸承無磨損、壽命長等眾多優(yōu)點，還具備永磁同步電機功率因數(shù)高、功率密度大等特點。由于無軸承永磁薄片電機特殊的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，在繼承傳統(tǒng)無軸承電機無磨損、免維護、超高速、低噪音、超潔凈等優(yōu)點外，還彌補了其機械結(jié)構(gòu)復雜、體積大、成本昂貴的缺點，使無軸承永磁薄片電機在小型化、高密封性、超潔凈、高轉(zhuǎn)速、低噪音等驅(qū)動領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，對我國的航空航天、醫(yī)療

2、事業(yè)、半導體工業(yè)、生物化學等領(lǐng)域的發(fā)展具有重要意義。
　　本論文針對本實驗室集中式繞組結(jié)構(gòu)的無軸承永磁薄片電機樣機，按照從理論到實驗的先后順序，對無軸承永磁薄片電機懸浮力控制、電感模型、位移自檢測技術(shù)及控制系統(tǒng)作了較為深入研究，具體分為以下三個方面:
　　1.介紹了無軸承永磁薄片電機的研究背景和國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，重點論述了關(guān)鍵技術(shù)中的懸浮力控制和轉(zhuǎn)子速度、位移檢測技術(shù)。在闡述無軸承永磁薄片電機懸浮原理與電機數(shù)學模型的基礎(chǔ)上，

3、分析了基于轉(zhuǎn)矩繞組氣隙磁鏈辨識的懸浮力控制策略實現(xiàn)方法，設(shè)計了相應(yīng)的位移和懸浮力雙閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖，并在Matlab/Simulink中進行仿真研究，仿真結(jié)果表明了基于磁鏈辨識的懸浮力控制策略的可行性，并且可以較好的實現(xiàn)無軸承永磁薄片電機的穩(wěn)定懸浮運行。
　　2.推導了無軸承永磁薄片電機兩套繞組（轉(zhuǎn)矩繞組和懸浮力繞組）在兩相靜止坐標系和兩相旋轉(zhuǎn)坐標系下的精確電感模型，并利用此精確電感模型建立了無軸承永磁薄片電機懸浮力數(shù)學模型。借助

4、電磁分析軟件Ansoft Maxwell12構(gòu)建電機有限元分析模型，將電機Ansoft有限元模型的徑向懸浮力分析結(jié)果與懸浮力模型計算值及實驗實測值進行對比分析，驗證所建立懸浮力數(shù)學模型的正確性與精確性。同時，利用兩套繞組互感和轉(zhuǎn)子徑向位移的關(guān)系，分析無軸承永磁薄片電機轉(zhuǎn)子位移自檢測實現(xiàn)方法，并設(shè)計相應(yīng)的無位移傳感控制系統(tǒng)框圖，Matlab/Simulink仿真結(jié)果表明了該位移自檢測技術(shù)的可行性。
　　3.設(shè)計了無軸承永磁薄片電機數(shù)