無(wú)軸承外轉(zhuǎn)子異步電機(jī)設(shè)計(jì)及其控制系統(tǒng)研究.pdf

1、無(wú)軸承異步電機(jī)將磁懸浮技術(shù)與傳統(tǒng)異步電機(jī)相結(jié)合，不僅具有無(wú)軸承電機(jī)無(wú)摩擦、無(wú)磨損、軸向空間利用率高、轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速高等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)具有傳統(tǒng)異步電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、氣隙均勻、成本低等優(yōu)點(diǎn)，成為目前無(wú)軸承電機(jī)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。
　　本文在國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“數(shù)控機(jī)床高速磁懸浮電主軸自適應(yīng)逆解耦控制及數(shù)字化技術(shù)(61174055)”等多項(xiàng)課題資助下，對(duì)無(wú)軸承異步電機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)、運(yùn)行機(jī)理、電磁分析、運(yùn)行控制、數(shù)字系統(tǒng)等方面開(kāi)展研究，設(shè)計(jì)了無(wú)軸承

2、外轉(zhuǎn)子異步電機(jī)，優(yōu)化設(shè)計(jì)了主要的結(jié)構(gòu)與電磁參數(shù)；采用無(wú)軸承外轉(zhuǎn)子異步電機(jī)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向控制方法，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)轉(zhuǎn)子的高精度穩(wěn)定懸??；基于數(shù)字信號(hào)處理器TMS320F2812，設(shè)計(jì)了無(wú)軸承異步電機(jī)數(shù)字化控制系統(tǒng)，并開(kāi)展了相關(guān)的仿真與實(shí)驗(yàn)研究。主要內(nèi)容如下：
　　首先，在分析無(wú)軸承外轉(zhuǎn)子電機(jī)徑向懸浮力和電磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生原理的基礎(chǔ)上，采用麥克斯韋張量法分段積分推導(dǎo)電機(jī)徑向懸浮力數(shù)學(xué)模型，并分析了無(wú)軸承外轉(zhuǎn)子異步電機(jī)的電壓方程、磁鏈方程、轉(zhuǎn)矩方程和

3、運(yùn)動(dòng)方程。
　　其次，設(shè)計(jì)了無(wú)軸承外轉(zhuǎn)子異步電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)與電磁參數(shù)，研制了實(shí)驗(yàn)樣機(jī)。在保證無(wú)軸承異步電機(jī)最小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和懸浮力脈動(dòng)的前提下，以最大懸浮力和最大輸出轉(zhuǎn)矩為優(yōu)化目標(biāo)，提出將傳統(tǒng)電機(jī)設(shè)計(jì)方法和有限元設(shè)計(jì)相結(jié)合的無(wú)軸承異步電機(jī)參數(shù)優(yōu)化方法；針對(duì)無(wú)軸承異步電機(jī)懸浮繞組的特殊性，分析了電機(jī)各參數(shù)對(duì)電機(jī)懸浮力及轉(zhuǎn)矩的影響，研究了轉(zhuǎn)矩繞組電流和懸浮繞組電流產(chǎn)生懸浮力耦合關(guān)系；設(shè)計(jì)了無(wú)軸承外轉(zhuǎn)子異步電機(jī)樣機(jī)，開(kāi)展了初步的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證研究