無軸承永磁同步電機參數(shù)優(yōu)化設(shè)計與數(shù)字控制.pdf

1、無軸承電機將磁軸承中產(chǎn)生徑向懸浮力的線圈疊壓到電機的定子槽中，使其本身就能產(chǎn)生大小可控的徑向懸浮力和電磁轉(zhuǎn)矩，實現(xiàn)轉(zhuǎn)子無機械摩擦的旋轉(zhuǎn)，是一種集成電機功能和磁軸承功能的新型電磁機構(gòu)。無軸承永磁同步電機除了具有永磁同步電機的優(yōu)點之外，還具有磁軸承的優(yōu)點，如無摩擦、無磨損、高速度、高精度、壽命長等一系列優(yōu)點。在生物工程、航空航天、高新能源、半導(dǎo)體制造業(yè)、食品加工以及醫(yī)藥衛(wèi)生等特殊電氣傳動領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景，因此，對無軸承永磁同步電機的研

2、究引起了廣泛的關(guān)注。論文主要工作如下： 首先，本文系統(tǒng)地介紹了無軸承永磁同步電機的基本結(jié)構(gòu)和運行原理，推導(dǎo)出了無軸承永磁同步電機的數(shù)學(xué)模型。采用轉(zhuǎn)子磁場定向矢量控制原理來實現(xiàn)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)和穩(wěn)定懸浮的獨立控制，實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩力和徑向懸浮力的解耦控制，給出了解耦控制系統(tǒng)框圖。 其次，對無軸承永磁同步電機的本體設(shè)計進(jìn)行了研究，詳細(xì)分析了永磁型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)矩繞組、懸浮繞組的參數(shù)設(shè)計，同時深入研究了永磁體厚度對轉(zhuǎn)矩性能和懸浮性能的影響。在

3、此基礎(chǔ)之上，采用有限元分析軟件ANSYS對電機轉(zhuǎn)矩和懸浮繞組匝數(shù)、最佳懸浮力和最佳輸出功率進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，并對無軸承永磁同步電機樣機進(jìn)行基本工作原理驗證。分析得出，當(dāng)電機兩套繞組同時通電時，無軸承電機中確實產(chǎn)生了能夠使轉(zhuǎn)子懸浮的徑向力。 最后，根據(jù)無軸承永磁同步電機基于轉(zhuǎn)子磁場定向的矢量控制原理和數(shù)學(xué)模型，設(shè)計了無軸承永磁同步電機數(shù)字控制系統(tǒng)的構(gòu)成并簡化了數(shù)字控制系統(tǒng)。應(yīng)用TI公司的TMS320LF2407設(shè)計了數(shù)字控制系統(tǒng)的硬