薄片型永磁無軸承電機的設計與控制.pdf

1、在無軸承電機的研究領域內，薄片型永磁無軸承電機繼承了無軸承電機既可產生驅動負載的電磁轉矩、又具有自懸浮能力的基本特性，同時利用其薄片形狀結構特點來自行實現5自由度懸浮，從而減小了電機體積，降低了制造及運行控制成本，是目前最具實用前景的一類無軸承電機。本文以薄片型永磁無軸承電機作為論文選題，對其基本原理、懸浮系統(tǒng)設計與控制技術進行了深入研究，具有理論意義和工程實用價值。論文的主要工作包括以下幾方面： 一、從無軸承電機轉子所受到的徑

2、向力產生機理出發(fā)，分析了無軸承電機氣隙磁場的構成，重新定義了無軸承電機氣隙磁場的空間諧波的概念、基于場路結合的麥克斯韋張量法分析并推導了考慮諧波作用的完整徑向力解析表達式。通過二維電磁場有限元分析驗證了其準確性，并對誤差進行了討論。該模型從基礎理論層面上對永磁型無軸承電機的設計提供了有價值的指導。 二、給出了一套薄片型永磁無軸承電機本體的設計方案，并對與懸浮系統(tǒng)相關的永磁轉子結構、懸浮繞組的參數設計進行了優(yōu)化，改善了轉子所受徑向

3、力與懸浮繞組電流及相關參數間的非線性關系，使電機的懸浮控制性能得到改善，并通過2D與3D有限元分析的方法對設計方案的主動與被動懸浮性能進行了驗證。 三、針對薄片型永磁無軸承電機的特點，提出了轉矩系統(tǒng)磁場定向控制策略，并在此基礎上建立了包含轉矩系統(tǒng)、懸浮系統(tǒng)以及兩者間電磁耦合因素的統(tǒng)一數學模型。針對實際運行中轉矩電流與定位偏心而造成的實際懸浮力與參考懸浮力之間的誤差，提出了帶有懸浮力補償的徑向位移反饋控制策略；再考慮到轉子在不同運