無(wú)軸承永磁同步電機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)與轉(zhuǎn)子不平衡補(bǔ)償研究.pdf

1、無(wú)軸承電機(jī)以其無(wú)摩擦、無(wú)磨損、無(wú)需潤(rùn)滑和密封等一系列優(yōu)良特性，在能源交通、航空航天及機(jī)器人等高科技領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。與磁軸承支承的電機(jī)相比，無(wú)軸承電機(jī)具有一些獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，1）徑向力繞組疊壓到電機(jī)的定子繞組上，不占用額外的軸向空間，電機(jī)軸向長(zhǎng)度可以設(shè)計(jì)的較短，臨界轉(zhuǎn)速可以非常高；與磁軸承電機(jī)相比，在轉(zhuǎn)軸長(zhǎng)度一定的情況下，電機(jī)的輸出功率得到大幅度的提高。2）電機(jī)的結(jié)構(gòu)更趨簡(jiǎn)單，維修方便，特別是電能消耗減少。傳統(tǒng)的磁軸承需要靜態(tài)偏置電流

2、產(chǎn)生電磁力來(lái)維持轉(zhuǎn)子穩(wěn)定懸浮，而無(wú)軸承電機(jī)的徑向力是基于電機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)而產(chǎn)生，徑向力控制系統(tǒng)的功耗很小。因此，開展無(wú)軸承電機(jī)的研究，對(duì)推動(dòng)無(wú)軸承電機(jī)應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)、機(jī)器人、航空航天等高科技領(lǐng)域，提高我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 本文的工作主要是采用有限元分析方法對(duì)無(wú)軸承永磁同步電機(jī)的內(nèi)部磁場(chǎng)進(jìn)行分析，計(jì)算其徑向力與轉(zhuǎn)矩，并對(duì)轉(zhuǎn)子的質(zhì)量不平衡進(jìn)行補(bǔ)償控制研究，利用Matlab進(jìn)行了仿真分析。 首先，在介紹無(wú)軸承電機(jī)工

3、作原理和徑向力產(chǎn)生機(jī)理的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)出無(wú)軸承永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型。接著，對(duì)無(wú)軸承永磁同步電機(jī)的定子、轉(zhuǎn)子、永磁體、氣隙進(jìn)行了設(shè)計(jì)，用有限元分析軟件ANSYS建立分析模型，對(duì)無(wú)軸承電機(jī)的運(yùn)行原理進(jìn)行了驗(yàn)證，計(jì)算了徑向力與徑向力繞組電流之間的關(guān)系，以及轉(zhuǎn)矩與徑向力繞組電流、轉(zhuǎn)矩繞組電流之間的關(guān)系，驗(yàn)證了等效電流公式的準(zhǔn)確性，并對(duì)永磁體厚度進(jìn)行了優(yōu)化；然后，再對(duì)存在質(zhì)量不平衡的無(wú)軸承電機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行了補(bǔ)償控制，基于前饋法設(shè)計(jì)了補(bǔ)償控制器，采用M