基于磁懸浮軸承用永磁無刷直流電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的研究.pdf

1、高速電機(jī)有著廣闊的應(yīng)用前景，具有相當(dāng)大的研究價(jià)值。對于高速電動(dòng)機(jī)(轉(zhuǎn)速＞10000r/min)的基本要求是轉(zhuǎn)速高、長壽命，其次是轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、體積小、功耗低。高速轉(zhuǎn)子的支撐系統(tǒng)及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)這一要求的關(guān)鍵，傳統(tǒng)的機(jī)械軸承難以滿足上述要求，而磁懸浮軸承由于具有高轉(zhuǎn)速、無機(jī)械摩損、無須潤滑、使用壽命長及可靠性高而成為高速轉(zhuǎn)子支撐系統(tǒng)的理想選擇。 本論文詳細(xì)介紹了永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及基本工作原理，提出采用磁懸浮軸承取代傳統(tǒng)的機(jī)

2、械軸承作為支承系統(tǒng)。為確保磁懸浮軸承的運(yùn)行穩(wěn)定性以及降低磁懸浮軸承的控制難度，無刷直流電動(dòng)機(jī)采用了無齒槽繞組的方式以使其具有盡可能小的單邊磁拉力和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。而無齒槽繞組設(shè)計(jì)又因其等效氣隙的增大，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)不同半徑氣隙處的周向、軸向都具有不同的磁密分布。本文針對本課題中的大有效氣隙(無齒槽)、小長徑比的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采用電磁場的數(shù)值方法計(jì)算了其不同半徑氣隙處周向、軸向的磁密分布，提出了該種電機(jī)等效漏磁系數(shù)和等效計(jì)算極弧系數(shù)的概念和計(jì)算方法，為

3、該種電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)打下理論基礎(chǔ)。 樣機(jī)實(shí)測數(shù)據(jù)可看出計(jì)算值與實(shí)測值差別不大，誤差在允許范圍之內(nèi)。這表明采用上述方法進(jìn)行參數(shù)計(jì)算并由此進(jìn)行電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)是合理的，并能滿足工程精度的要求。 基于磁懸浮軸承支承的永磁無刷直流電機(jī)具有很大的有效氣隙，從而導(dǎo)致氣隙磁密降低；盡管采用HALBACH磁體結(jié)構(gòu)并加大磁體厚度可以提高氣隙磁密，但該種結(jié)構(gòu)電機(jī)氣隙磁密波形具有正弦性，并不適合于方波驅(qū)動(dòng)的永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)。本文提出改進(jìn)的每極兩塊磁