無軸承永磁薄片電機(jī)懸浮力控制策略及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、無軸承永磁薄片電機(jī)(BPMSM)是一種新穎的無軸承電機(jī)，能夠?qū)崿F(xiàn)五自由度的完全懸浮，不僅具有磁軸承無磨損、壽命長等眾多優(yōu)點(diǎn)，還具備永磁同步電機(jī)功率因數(shù)高、功率密度大等特點(diǎn)。由于無軸承永磁薄片電機(jī)特殊的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，在繼承傳統(tǒng)無軸承電機(jī)無磨損、免維護(hù)、超高速、低噪音、超潔凈等優(yōu)點(diǎn)外，還彌補(bǔ)了其機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大、成本昂貴的缺點(diǎn)，使無軸承永磁薄片電機(jī)在小型化、高密封性、超潔凈、高轉(zhuǎn)速、低噪音等驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，對我國的航空航天、醫(yī)療

2、事業(yè)、半導(dǎo)體工業(yè)、生物化學(xué)等領(lǐng)域的發(fā)展具有重要意義。
　　本論文針對本實(shí)驗(yàn)室集中式繞組結(jié)構(gòu)的無軸承永磁薄片電機(jī)樣機(jī)，按照從理論到實(shí)驗(yàn)的先后順序，對無軸承永磁薄片電機(jī)懸浮力控制、電感模型、位移自檢測技術(shù)及控制系統(tǒng)作了較為深入研究，具體分為以下三個(gè)方面:
　　1.介紹了無軸承永磁薄片電機(jī)的研究背景和國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，重點(diǎn)論述了關(guān)鍵技術(shù)中的懸浮力控制和轉(zhuǎn)子速度、位移檢測技術(shù)。在闡述無軸承永磁薄片電機(jī)懸浮原理與電機(jī)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，

3、分析了基于轉(zhuǎn)矩繞組氣隙磁鏈辨識的懸浮力控制策略實(shí)現(xiàn)方法，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的位移和懸浮力雙閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖，并在Matlab/Simulink中進(jìn)行仿真研究，仿真結(jié)果表明了基于磁鏈辨識的懸浮力控制策略的可行性，并且可以較好的實(shí)現(xiàn)無軸承永磁薄片電機(jī)的穩(wěn)定懸浮運(yùn)行。
　　2.推導(dǎo)了無軸承永磁薄片電機(jī)兩套繞組（轉(zhuǎn)矩繞組和懸浮力繞組）在兩相靜止坐標(biāo)系和兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的精確電感模型，并利用此精確電感模型建立了無軸承永磁薄片電機(jī)懸浮力數(shù)學(xué)模型。借助

4、電磁分析軟件Ansoft Maxwell12構(gòu)建電機(jī)有限元分析模型，將電機(jī)Ansoft有限元模型的徑向懸浮力分析結(jié)果與懸浮力模型計(jì)算值及實(shí)驗(yàn)實(shí)測值進(jìn)行對比分析，驗(yàn)證所建立懸浮力數(shù)學(xué)模型的正確性與精確性。同時(shí)，利用兩套繞組互感和轉(zhuǎn)子徑向位移的關(guān)系，分析無軸承永磁薄片電機(jī)轉(zhuǎn)子位移自檢測實(shí)現(xiàn)方法，并設(shè)計(jì)相應(yīng)的無位移傳感控制系統(tǒng)框圖，Matlab/Simulink仿真結(jié)果表明了該位移自檢測技術(shù)的可行性。
　　3.設(shè)計(jì)了無軸承永磁薄片電機(jī)數(shù)