無(wú)軸承同步磁阻電機(jī)基礎(chǔ)理論與試驗(yàn)研究.pdf

1、20世紀(jì)中期以來(lái)，在高速機(jī)床、飛輪儲(chǔ)能、渦輪分子泵、壓縮機(jī)等應(yīng)用場(chǎng)合迫切需要高速或超高速的電力傳動(dòng)，無(wú)軸承同步磁阻電機(jī)的誕生是現(xiàn)代工業(yè)及科技發(fā)展的必然要求。它是一種既具有磁軸承優(yōu)良性能，又兼?zhèn)渫酱抛桦姍C(jī)特點(diǎn)為一體的新型高速高性能電機(jī)，具有傳統(tǒng)電機(jī)所無(wú)法比擬的突出優(yōu)點(diǎn)：高速度、無(wú)接觸、無(wú)潤(rùn)滑、無(wú)磨損等，并且同磁軸承支承的電機(jī)相比也有諸多優(yōu)點(diǎn)：電機(jī)軸向長(zhǎng)度得到減小，臨界轉(zhuǎn)速得到提高，電機(jī)結(jié)構(gòu)也得到簡(jiǎn)化。同其他類型的無(wú)軸承電機(jī)相比，無(wú)軸承同

2、步磁阻電機(jī)具有控制簡(jiǎn)單、堅(jiān)固可靠、成本低廉等一系列優(yōu)勢(shì)。另外，因其轉(zhuǎn)子上省略了永磁體，也無(wú)勵(lì)磁繞組，更加適合于高速應(yīng)用領(lǐng)域。 無(wú)軸承同步磁阻電機(jī)是一個(gè)非線性、強(qiáng)耦合的多變量系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)在負(fù)載條件下的穩(wěn)定懸浮運(yùn)行是一個(gè)極具挑戰(zhàn)性的研究課題。本文在國(guó)內(nèi)首次開(kāi)展了無(wú)軸承同步磁阻電機(jī)的專題研究工作，重點(diǎn)開(kāi)展了無(wú)軸承同步磁阻電機(jī)的基礎(chǔ)理論和試驗(yàn)研究，具體研究?jī)?nèi)容如下： 首先，介紹了無(wú)軸承同步磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子懸浮機(jī)理，推導(dǎo)出由轉(zhuǎn)矩子系

3、統(tǒng)和徑向懸浮力子系統(tǒng)構(gòu)成的電機(jī)完整的數(shù)學(xué)模型，提出了有效的解耦方法，進(jìn)行了MATLAB環(huán)境下控制系統(tǒng)的仿真研究。 其次，針對(duì)目前尚無(wú)成熟的無(wú)軸承電機(jī)設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，本文采用改裝設(shè)計(jì)的辦法，將一臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)異步電機(jī)改裝成一臺(tái)無(wú)軸承同步磁阻電機(jī)。并采用ANSYS軟件對(duì)樣機(jī)進(jìn)行了有限元分析和計(jì)算。 最后，進(jìn)行了控制系統(tǒng)的硬件功率電路設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了相關(guān)測(cè)試實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了功率電路設(shè)計(jì)滿足設(shè)計(jì)要求，基于TMS320LF2407