無軸承永磁同步電機電磁設(shè)計與控制策略研究.pdf

1、無軸承永磁同步電機是將磁軸承技術(shù)與永磁同步電機有機結(jié)合的新型電機。它既有永磁同步電機功率大、壽命長、效率高和積小體等優(yōu)勢，又有避免了機械軸承的磨損和溫升問題，拓展了永磁同步電機在高速和超高速領(lǐng)域的應(yīng)用空間，其獨具的懸浮機理和結(jié)構(gòu)特點使之在一些高新技術(shù)領(lǐng)域具有傳統(tǒng)電動機無法實現(xiàn)和替代的技術(shù)和經(jīng)濟優(yōu)勢，具有良好的應(yīng)用前景。
　　本文以面貼式無軸承永磁同步電機為重點，對無軸承永磁同步電機懸浮力模型、影響穩(wěn)定懸浮的因素、電磁設(shè)計的特點、電

2、機控制策略和轉(zhuǎn)子偏心位移控制等問題進行了較深入研究。
　　系統(tǒng)地論述了無軸承永磁同步電機的研究意義、國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。針對面貼式無軸承永磁同步電機的特點，深入分析了無軸承永磁同步電機的懸浮機理和運行特點，從麥克斯韋力原理和虛位移原理不同角度，綜合考慮了永磁體、轉(zhuǎn)矩繞組、懸浮繞組磁場和轉(zhuǎn)子偏心等因素，分析和建立了面貼式無軸承永磁同步電機的懸浮力數(shù)學(xué)模型和電機的數(shù)學(xué)模型。
　　借助Ansoft軟件，利用有限元分析方法，

3、對所建立的懸浮力數(shù)學(xué)模型進行了驗證，并首次系統(tǒng)地從定子繞組電流、轉(zhuǎn)子偏心、磁路飽和、齒槽效應(yīng)和洛侖茲力等方面較深入地分析了對懸浮力的影響，研究了相關(guān)規(guī)律。
　　針對無軸承永磁同步電機電磁設(shè)計中存在的特殊問題和設(shè)計特點開展研究，通過對無軸承永磁同步電機退磁問題，懸浮力與永磁體厚度、氣隙長度的關(guān)系研究分析，導(dǎo)出了考慮退磁效應(yīng)的最大轉(zhuǎn)矩電流和懸浮電流表達(dá)式，提出了通過建立反映永磁體厚度、氣隙長度、懸浮力間關(guān)系的規(guī)律函數(shù)來優(yōu)化電機轉(zhuǎn)子設(shè)計

4、，有限元分析驗證了其正確性。首次從系統(tǒng)角度分析總結(jié)了面貼式無軸承永磁同步電動機的設(shè)計準(zhǔn)則和設(shè)計特點，完成了樣機的電磁設(shè)計。
　　針對無軸承永磁同步電機的特點，借助永磁同步電機控制策略，通過對無軸承永磁同步電機轉(zhuǎn)矩和懸浮力解耦控制策略的分析，改進了基于完整數(shù)學(xué)模型的轉(zhuǎn)子磁場定向控制策略，仿真結(jié)果表明，該控制策略在無軸承永磁同步電機仿真研究中具有較好預(yù)測實際系統(tǒng)性能的功能。針對無軸承永磁同步電機轉(zhuǎn)子偏心位移控制，在無軸承永磁同步電機懸