無軸承雙凸極永磁電機(jī)的數(shù)學(xué)模型與控制研究.pdf

1、無軸承電機(jī)集旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)與懸浮功能于一體，以其無摩擦、無需潤滑、轉(zhuǎn)速高等諸多優(yōu)點(diǎn)，具有較好的應(yīng)用前景。然而，已經(jīng)出現(xiàn)的永磁型無軸承電機(jī)多將永磁體置于轉(zhuǎn)子，存在著冷卻條件差和機(jī)械結(jié)構(gòu)牢固性等問題，限制了電機(jī)性能的進(jìn)一步提升。本文將無軸承技術(shù)和定子永磁型電機(jī)相結(jié)合，以無軸承雙凸極永磁（Bearingless Doubly Salient Permanent Magnet，簡(jiǎn)稱BDSPM）作為研究對(duì)象，在分析電機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)求解了

2、徑向懸浮力數(shù)學(xué)模型，并以數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，基于Matlab/Simulink建立了旋轉(zhuǎn)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(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，通過實(shí)驗(yàn)對(duì)數(shù)學(xué)模型及控制系統(tǒng)仿真模型的正確性進(jìn)行了驗(yàn)證。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)闡述了BDSPM電機(jī)結(jié)構(gòu)，在介紹了其旋轉(zhuǎn)運(yùn)行原理的基礎(chǔ)上，結(jié)合麥克斯韋力產(chǎn)生原理，對(duì)徑向懸浮力產(chǎn)生機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)分析;
　　(2)米用虛功法分別求解了BDSPM電機(jī)的氣隙磁導(dǎo)、電感

3、及磁能表達(dá)式，根據(jù)磁能表達(dá)式對(duì)徑向懸浮力進(jìn)行了求解，并對(duì)其進(jìn)行了化簡(jiǎn)?；贏nsoft建立了電機(jī)的有限元仿真模型，通過對(duì)比分析數(shù)學(xué)模型和仿真模型的結(jié)果，驗(yàn)證了虛功法求解徑向懸浮力的有效性;
　　(3)結(jié)合有限元模型求解的轉(zhuǎn)子偏心位移與懸浮力的關(guān)系，對(duì)推導(dǎo)的徑向懸浮力數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了優(yōu)化，以此為基礎(chǔ)，基于Matlab/Simulink建立了BDSPM電機(jī)旋轉(zhuǎn)部分控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)仿真模型，并結(jié)合逆系統(tǒng)原理建立了轉(zhuǎn)子徑向位移控制系統(tǒng)的仿