無(wú)軸承永磁薄片電機(jī)建模及控制系統(tǒng)研究.pdf

1、無(wú)軸承永磁薄片電機(jī)(BPMSM)是一種新型電機(jī)，不僅具有磁軸承壽命長(zhǎng)、無(wú)需潤(rùn)滑等一系列優(yōu)點(diǎn)，還具有永磁同步電機(jī)功率密度大、功率因數(shù)高等特點(diǎn)。由于無(wú)軸承永磁薄片電機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在克服無(wú)軸承電機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大、成本高等缺點(diǎn)的同時(shí)還繼承了其免維護(hù)、轉(zhuǎn)速高、壽命長(zhǎng)、無(wú)磨損、超潔凈等優(yōu)點(diǎn)，使無(wú)軸承永磁薄片電機(jī)在高密封性、小型化、超潔凈、低噪音、高轉(zhuǎn)速等驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。特別是采用該電機(jī)的薄片轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)離心泵可以實(shí)現(xiàn)液體無(wú)接觸、無(wú)污染

2、傳輸，對(duì)于解決生命科學(xué)、半導(dǎo)體加工等行業(yè)潔凈液體傳輸難題具有重要實(shí)用價(jià)值，對(duì)我國(guó)生物科學(xué)技術(shù)、醫(yī)藥工程、半導(dǎo)體工業(yè)、航空航天等領(lǐng)域的發(fā)展具有重要意義。
　　 本論文對(duì)無(wú)軸承永磁薄片電機(jī)數(shù)學(xué)模型和控制系統(tǒng)作了較為深入研究。按照從理論到實(shí)踐的先后順序，主要分為以下幾個(gè)方面:
　　 首先，介紹了無(wú)軸承永磁薄片電機(jī)的研究背景、應(yīng)用領(lǐng)域、國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和關(guān)鍵技術(shù)，在闡述無(wú)軸承永磁薄片電機(jī)工作原理與相關(guān)數(shù)學(xué)矢量方程的基礎(chǔ)上，分析了

3、該電機(jī)氣隙中磁通密度諧波的主要產(chǎn)生原因，并在解析磁通密度諧波成分的基礎(chǔ)上推導(dǎo)了該電機(jī)薄片轉(zhuǎn)子的精確徑向懸浮力數(shù)學(xué)模型;然后將磁通密度諧波數(shù)據(jù)分析結(jié)果代入數(shù)學(xué)模型中計(jì)算出徑向懸浮力與電機(jī)Ansoft有限元模型的徑向懸浮力分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證所建立懸浮力數(shù)學(xué)模型的正確性與精確性。
　　 其次，給出了無(wú)軸承永磁薄片電機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)剖面圖，對(duì)電機(jī)各個(gè)組成部分的安裝位置與功能進(jìn)行了詳細(xì)闡述，并組裝了無(wú)軸承永磁薄片電機(jī)試驗(yàn)樣機(jī);根據(jù)樣機(jī)的功

4、能要求及經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)了無(wú)軸承永磁薄片電機(jī)控制系統(tǒng)硬件電路，選擇了相應(yīng)的系統(tǒng)控制策略;然后根據(jù)所選擇的控制策略基于程序開(kāi)發(fā)工具CCS3.1開(kāi)發(fā)了控制系統(tǒng)軟件;為了使試驗(yàn)平臺(tái)調(diào)試方便，基于MicrosoftVisualBasic6.0開(kāi)發(fā)了上位機(jī)人機(jī)交互控制界面。
　　 最后，通過(guò)人機(jī)交互控制界面實(shí)時(shí)在線(xiàn)修改控制系統(tǒng)參數(shù)，對(duì)無(wú)軸承永磁薄片電機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證，給出了各個(gè)試驗(yàn)調(diào)試部分的試驗(yàn)波形，并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，驗(yàn)證