無軸承外轉子異步電機設計及其控制系統研究.pdf

1、無軸承異步電機將磁懸浮技術與傳統異步電機相結合，不僅具有無軸承電機無摩擦、無磨損、軸向空間利用率高、轉子臨界轉速高等優(yōu)點，同時具有傳統異步電機結構簡單、氣隙均勻、成本低等優(yōu)點，成為目前無軸承電機領域的研究熱點之一。
　　本文在國家自然科學基金項目“數控機床高速磁懸浮電主軸自適應逆解耦控制及數字化技術(61174055)”等多項課題資助下，對無軸承異步電機的機械結構、運行機理、電磁分析、運行控制、數字系統等方面開展研究，設計了無軸承

2、外轉子異步電機，優(yōu)化設計了主要的結構與電磁參數；采用無軸承外轉子異步電機轉子磁場定向控制方法，實現了電機轉子的高精度穩(wěn)定懸浮；基于數字信號處理器TMS320F2812，設計了無軸承異步電機數字化控制系統，并開展了相關的仿真與實驗研究。主要內容如下：
　　首先，在分析無軸承外轉子電機徑向懸浮力和電磁轉矩產生原理的基礎上，采用麥克斯韋張量法分段積分推導電機徑向懸浮力數學模型，并分析了無軸承外轉子異步電機的電壓方程、磁鏈方程、轉矩方程和

3、運動方程。
　　其次，設計了無軸承外轉子異步電機的主要結構與電磁參數，研制了實驗樣機。在保證無軸承異步電機最小轉矩脈動和懸浮力脈動的前提下，以最大懸浮力和最大輸出轉矩為優(yōu)化目標，提出將傳統電機設計方法和有限元設計相結合的無軸承異步電機參數優(yōu)化方法；針對無軸承異步電機懸浮繞組的特殊性，分析了電機各參數對電機懸浮力及轉矩的影響，研究了轉矩繞組電流和懸浮繞組電流產生懸浮力耦合關系；設計了無軸承外轉子異步電機樣機，開展了初步的實驗驗證研究