無軸承雙凸極永磁電機的數(shù)學模型與控制研究.pdf

1、無軸承電機集旋轉驅動與懸浮功能于一體，以其無摩擦、無需潤滑、轉速高等諸多優(yōu)點，具有較好的應用前景。然而，已經(jīng)出現(xiàn)的永磁型無軸承電機多將永磁體置于轉子，存在著冷卻條件差和機械結構牢固性等問題，限制了電機性能的進一步提升。本文將無軸承技術和定子永磁型電機相結合，以無軸承雙凸極永磁（Bearingless Doubly Salient Permanent Magnet，簡稱BDSPM）作為研究對象，在分析電機結構和工作原理的基礎上，推導求解了

2、徑向懸浮力數(shù)學模型，并以數(shù)學模型為基礎，基于Matlab/Simulink建立了旋轉和徑向位移控制系統(tǒng)的仿真模型，搭建了基于DSP的BDSPM電機實驗平臺，通過實驗對數(shù)學模型及控制系統(tǒng)仿真模型的正確性進行了驗證。本文的主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)闡述了BDSPM電機結構，在介紹了其旋轉運行原理的基礎上，結合麥克斯韋力產(chǎn)生原理，對徑向懸浮力產(chǎn)生機理進行了詳細分析;
　　(2)米用虛功法分別求解了BDSPM電機的氣隙磁導、電感

3、及磁能表達式，根據(jù)磁能表達式對徑向懸浮力進行了求解，并對其進行了化簡?；贏nsoft建立了電機的有限元仿真模型，通過對比分析數(shù)學模型和仿真模型的結果，驗證了虛功法求解徑向懸浮力的有效性;
　　(3)結合有限元模型求解的轉子偏心位移與懸浮力的關系，對推導的徑向懸浮力數(shù)學模型進行了優(yōu)化，以此為基礎，基于Matlab/Simulink建立了BDSPM電機旋轉部分控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)和動態(tài)仿真模型，并結合逆系統(tǒng)原理建立了轉子徑向位移控制系統(tǒng)的仿