單繞組無(wú)軸承異步電機(jī)徑向懸浮力及控制系統(tǒng)研究.pdf

1、無(wú)軸承電機(jī)(Bearingless Motors)通過(guò)改進(jìn)傳統(tǒng)電機(jī)定子結(jié)構(gòu)繞組形式，為電機(jī)“無(wú)軸承”高速運(yùn)行開(kāi)辟了新時(shí)代。其中，無(wú)軸承異步電機(jī)(Bearingless Induction Motor BIM)，簡(jiǎn)稱不僅擁有磁軸承和無(wú)軸承電機(jī)所有優(yōu)點(diǎn)，而且能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)與自懸浮功能。由于BIM具有無(wú)摩擦、無(wú)磨損、不用潤(rùn)滑、能在高速/超高速情況下運(yùn)行，且兼有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、氣隙勻稱、成本較低等優(yōu)點(diǎn)，在高速機(jī)床、飛輪儲(chǔ)能、航空航天等科學(xué)領(lǐng)域擁有廣

2、闊前景。目前國(guó)內(nèi)外已研究的BIM一般使用雙繞組結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)有較大的制作難度且兩套繞組疊繞在定子中可能導(dǎo)致短路等弊端。因此，將BIM的定子繞組設(shè)計(jì)成單繞組形式，具有深遠(yuǎn)研究?jī)r(jià)值。本文在國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51475214、61104016)的幫助下，對(duì)單繞組BIM結(jié)構(gòu)、原理、徑向懸浮力的有限元模型分析及數(shù)學(xué)模型、控制策略、數(shù)字化控制等開(kāi)展研究，具體內(nèi)容如下：
　　首先，介紹傳統(tǒng)雙繞組BIM結(jié)構(gòu)，建立單繞組BIM結(jié)構(gòu)模型。在分析單

3、繞組BIM結(jié)構(gòu)、工作原理以及徑向懸浮力產(chǎn)生原理的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)出單繞組BIM數(shù)學(xué)模型。
　　其次，在Ansoft軟件中，建立電機(jī)模型，給出了電機(jī)2D、3D結(jié)構(gòu)和繞線方式?；陔姶艑W(xué)理論，提出二基波徑向懸浮力研究方法，推導(dǎo)電機(jī)徑向懸浮力數(shù)學(xué)模型。在Ansoft中對(duì)比徑向懸浮力有限元值隨定子電流懸浮分量的變化關(guān)系，分析基于二基波法徑向懸浮力數(shù)學(xué)模型值。分析得到數(shù)學(xué)模型值與有限元值基本一致的結(jié)論，為其穩(wěn)定懸浮控制奠定基礎(chǔ)。
　　再次