薄片型永磁無(wú)軸承電機(jī)的設(shè)計(jì)與控制.pdf

1、在無(wú)軸承電機(jī)的研究領(lǐng)域內(nèi)，薄片型永磁無(wú)軸承電機(jī)繼承了無(wú)軸承電機(jī)既可產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)負(fù)載的電磁轉(zhuǎn)矩、又具有自懸浮能力的基本特性，同時(shí)利用其薄片形狀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來(lái)自行實(shí)現(xiàn)5自由度懸浮，從而減小了電機(jī)體積，降低了制造及運(yùn)行控制成本，是目前最具實(shí)用前景的一類無(wú)軸承電機(jī)。本文以薄片型永磁無(wú)軸承電機(jī)作為論文選題，對(duì)其基本原理、懸浮系統(tǒng)設(shè)計(jì)與控制技術(shù)進(jìn)行了深入研究，具有理論意義和工程實(shí)用價(jià)值。論文的主要工作包括以下幾方面： 一、從無(wú)軸承電機(jī)轉(zhuǎn)子所受到的徑

2、向力產(chǎn)生機(jī)理出發(fā)，分析了無(wú)軸承電機(jī)氣隙磁場(chǎng)的構(gòu)成，重新定義了無(wú)軸承電機(jī)氣隙磁場(chǎng)的空間諧波的概念、基于場(chǎng)路結(jié)合的麥克斯韋張量法分析并推導(dǎo)了考慮諧波作用的完整徑向力解析表達(dá)式。通過(guò)二維電磁場(chǎng)有限元分析驗(yàn)證了其準(zhǔn)確性，并對(duì)誤差進(jìn)行了討論。該模型從基礎(chǔ)理論層面上對(duì)永磁型無(wú)軸承電機(jī)的設(shè)計(jì)提供了有價(jià)值的指導(dǎo)。 二、給出了一套薄片型永磁無(wú)軸承電機(jī)本體的設(shè)計(jì)方案，并對(duì)與懸浮系統(tǒng)相關(guān)的永磁轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)、懸浮繞組的參數(shù)設(shè)計(jì)進(jìn)行了優(yōu)化，改善了轉(zhuǎn)子所受徑向

3、力與懸浮繞組電流及相關(guān)參數(shù)間的非線性關(guān)系，使電機(jī)的懸浮控制性能得到改善，并通過(guò)2D與3D有限元分析的方法對(duì)設(shè)計(jì)方案的主動(dòng)與被動(dòng)懸浮性能進(jìn)行了驗(yàn)證。 三、針對(duì)薄片型永磁無(wú)軸承電機(jī)的特點(diǎn)，提出了轉(zhuǎn)矩系統(tǒng)磁場(chǎng)定向控制策略，并在此基礎(chǔ)上建立了包含轉(zhuǎn)矩系統(tǒng)、懸浮系統(tǒng)以及兩者間電磁耦合因素的統(tǒng)一數(shù)學(xué)模型。針對(duì)實(shí)際運(yùn)行中轉(zhuǎn)矩電流與定位偏心而造成的實(shí)際懸浮力與參考懸浮力之間的誤差，提出了帶有懸浮力補(bǔ)償?shù)膹较蛭灰品答伩刂撇呗?；再考慮到轉(zhuǎn)子在不同運(yùn)