無(wú)軸承永磁同步電機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)及運(yùn)行控制研究.pdf

1、無(wú)軸承永磁同步電機(jī)是一種集永磁同步電機(jī)和磁軸承功能于一體的新型電機(jī)。除了具有永磁同步電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)之外,還具有磁軸承的優(yōu)點(diǎn),如無(wú)摩擦、無(wú)需潤(rùn)滑、高速度、高精度、壽命長(zhǎng)等一系列優(yōu)點(diǎn)。無(wú)軸承永磁同步電機(jī)在生物工程、航空航天、能源交通、半導(dǎo)體制造業(yè)以及醫(yī)藥衛(wèi)生等特殊電氣驅(qū)動(dòng)／傳動(dòng)領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景。本文在國(guó)家高新技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)項(xiàng)目“基于無(wú)軸承永磁同步電機(jī)的機(jī)器人伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)”(2007AA04Z213)的資助下,針對(duì)無(wú)軸承永磁

2、同步電機(jī)開(kāi)展理論和試驗(yàn)研究。主要工作如下：
　　 ⑴闡述了無(wú)軸承永磁同步電機(jī)的工作原理以及徑向懸浮力產(chǎn)生機(jī)理；在分析各部分徑向懸浮力數(shù)學(xué)表達(dá)式的基礎(chǔ)上,推導(dǎo)了無(wú)軸承永磁同步電機(jī)徑向懸浮力的數(shù)學(xué)模型；通過(guò)分析無(wú)軸承永磁同步電機(jī)中各部分洛侖茲力的作用,給出了無(wú)軸承永磁同步電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩方程,得出無(wú)軸承永磁同步電機(jī)旋轉(zhuǎn)部分的數(shù)學(xué)模型。
　　 ⑵以轉(zhuǎn)矩繞組極對(duì)數(shù)PM=1,懸浮力繞組極對(duì)數(shù)PB=2,額定功率為500W的二自由度無(wú)軸

3、承永磁同步電機(jī)為研究對(duì)象,對(duì)無(wú)軸承永磁同步電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)形式和參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)；采用Matlab軟件理論分析得出最佳永磁體厚度和氣隙長(zhǎng)度；采用ANSYS軟件驗(yàn)證了無(wú)軸承電機(jī)懸浮原理,分析了徑向懸浮力與兩套繞組電流之間的關(guān)系。
　　 ⑶在建立電磁轉(zhuǎn)矩和懸浮力數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上,針對(duì)電磁轉(zhuǎn)矩和可控懸浮力的特點(diǎn),研究了i1d=0的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的轉(zhuǎn)矩控制策略和轉(zhuǎn)子偏心位移直接控制的懸浮力控制策略。運(yùn)用Matlab／Simulink構(gòu)建