轉(zhuǎn)子外置式無(wú)軸承薄片電機(jī)基礎(chǔ)研究.pdf

1、在無(wú)軸承電機(jī)的研究領(lǐng)域內(nèi)，無(wú)軸承薄片電機(jī)集被動(dòng)懸浮與主動(dòng)懸浮功能于一體，既具有無(wú)軸承電機(jī)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)負(fù)載電磁轉(zhuǎn)矩的功能，又有薄片電機(jī)自懸浮的本能，與此同時(shí)利用其薄片形狀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)自行實(shí)現(xiàn)三自由度被動(dòng)懸浮，減小了電機(jī)體積，降低了運(yùn)行控制成本，因而是目前最具實(shí)用價(jià)值的一類無(wú)軸承電機(jī)。
　　 論文針對(duì)超純凈密封環(huán)境攪拌工業(yè)工藝要求，基于生物反應(yīng)器的尺寸，設(shè)計(jì)出一種轉(zhuǎn)子外置式特殊結(jié)構(gòu)的無(wú)軸承薄片電機(jī)。該結(jié)構(gòu)電機(jī)具有柔性接觸、攪拌無(wú)死區(qū)和超純凈

2、驅(qū)動(dòng)等特點(diǎn)，能適用于驅(qū)動(dòng)生物反應(yīng)器、生物分子泵、心臟泵等負(fù)載。因此，轉(zhuǎn)子外置式無(wú)軸承薄片電機(jī)在生物、化學(xué)、醫(yī)療等超純凈領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　 論文以此轉(zhuǎn)子外置式無(wú)軸承薄片電機(jī)為研究對(duì)象，從電機(jī)數(shù)學(xué)模型、本體設(shè)計(jì)與有限元分析、電機(jī)懸浮控制等方面進(jìn)行研究，論文主要工作包括:(1)根據(jù)轉(zhuǎn)子外置式無(wú)軸承薄片電機(jī)特殊的定、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，闡述了其被動(dòng)懸浮與主動(dòng)懸浮的機(jī)理，對(duì)軸向力、扭轉(zhuǎn)力矩、麥克斯韋力和洛倫茲力建立了數(shù)學(xué)模型，采用Ans

3、oft有限元仿真軟件分析了力與力矩?cái)?shù)學(xué)模型的正確性。(2)在電機(jī)本體方面，優(yōu)化設(shè)計(jì)了電機(jī)定子齒部尺寸、轉(zhuǎn)子永磁體尺寸、背鐵尺寸以及轉(zhuǎn)子外置式無(wú)軸承薄片電機(jī)特殊的轉(zhuǎn)矩繞組與懸浮繞組的極對(duì)數(shù)關(guān)系，通過(guò)Ansoft有限元分析了上述參數(shù)的優(yōu)化結(jié)果。(3)采用基于id=0的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向矢量控制策略進(jìn)行電機(jī)偏心控制，給出了控制框圖，并在此控制框圖上搭建了MATLAB仿真控制模型并進(jìn)行了仿真試驗(yàn)。
　　 仿真試驗(yàn)結(jié)果表明，在給定轉(zhuǎn)速3000r