無軸承異步電機(jī)徑向懸浮力研究及無傳感技術(shù)實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著現(xiàn)代生產(chǎn)裝備向高速、高精方向發(fā)展，傳統(tǒng)的普通電機(jī)已無法滿足先進(jìn)生產(chǎn)過程對(duì)高速、超高速電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的性能要求。無軸承電機(jī)通過定子槽中兩套繞組磁場(chǎng)的相互作用，改變?cè)械碾姍C(jī)氣隙磁場(chǎng)分布格局，能同時(shí)產(chǎn)生使電機(jī)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)矩和使轉(zhuǎn)子懸浮的徑向懸浮力。無軸承電機(jī)的出現(xiàn)改變了傳統(tǒng)電機(jī)轉(zhuǎn)子的支撐方式，開創(chuàng)了高速電機(jī)的“無軸承”新時(shí)代。其中，無軸承異步電機(jī)(Bearingless Induction Motor)兼具磁軸承與傳統(tǒng)異步電機(jī)的全部?jī)?yōu)點(diǎn)，能在

2、超凈、真空、超高速、腐蝕等惡劣環(huán)境下實(shí)現(xiàn)電機(jī)的“無軸承”運(yùn)行，是當(dāng)前無軸承傳動(dòng)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。本文在國家自然科學(xué)基金青年基金項(xiàng)目(61104016)資助下，針對(duì)無軸承異步電機(jī)徑向懸浮力的有限元分析模型和數(shù)學(xué)模型、無速度傳感器運(yùn)行技術(shù)、轉(zhuǎn)子無位置傳感器運(yùn)行技術(shù)以及數(shù)字控制系統(tǒng)等方面進(jìn)行了重點(diǎn)研究，具體的研究?jī)?nèi)容如下:
　　首先，介紹了無軸承異步電機(jī)徑向懸浮力產(chǎn)生原理，電機(jī)本體在Ansoft中的2D、3D結(jié)構(gòu)和繞組繞制形式;在電磁

3、場(chǎng)理論基礎(chǔ)上，推導(dǎo)出電機(jī)的徑向懸浮力數(shù)學(xué)模型;提出二基波法，在Ansoft中分析研究了徑向懸浮力的有限元值隨徑向懸浮力繞組電流的變化關(guān)系，結(jié)合徑向懸浮力數(shù)學(xué)模型值，得出了徑向懸浮力數(shù)學(xué)模型值與有限元值近似一致的結(jié)論。
　　其次，為解決無軸承異步電機(jī)中由于機(jī)械式傳感器的安裝所帶來的電機(jī)軸向體積和成本增大的問題，提出了基于轉(zhuǎn)矩繞組無功功率模型參考自適應(yīng)系統(tǒng)(MRAS)的無速度傳感器矢量控制和一種改進(jìn)反電動(dòng)勢(shì)法的無位置傳感器矢量控制，并