混合外轉子單繞組磁懸浮開關磁阻電機及數字系統設計.pdf

1、高速運轉的需求導致傳統機械軸承式電機的使用受到了很大的限制，而磁懸浮開關磁阻電機兼具開關磁阻電機和磁懸浮軸承的特點，具有損耗低、軸向利用率高、臨界轉速大等優(yōu)點，在飛輪儲能、航天航空等領域擁有廣闊應用前景。經多年研究，國內外專家相繼提出多種結構的磁懸浮開關磁阻電機。單繞組磁懸浮開關磁阻電機與雙繞組磁懸浮開關磁阻電機相比，具有繞組利用率高、運行穩(wěn)定、易于控制等優(yōu)點，受到國內外學者的廣泛關注。本文以12/8結構的混合外轉子單繞組磁懸浮開關磁阻

2、電機為研究對象，針對其運行原理、數學模型、本體優(yōu)化設計、數字系統設計方面進行了深入研究。本文在國家自然科學基金(51377074)項目資助下開展研究工作，主要工作如下：
　　（1）研究了12/8極混合外轉子單繞組磁懸浮開關磁阻電機的結構與工作原理，利用虛位移法與等效磁路法分別對凸極轉子部分與圓盤轉子部分進行數學建模，并利用有限元仿真軟件驗證數學模型的準確性，為電機參數優(yōu)化提供理論基礎。
　　（2）對12/8極混合外轉子單繞組

3、磁懸浮開關磁阻電機進行本體設計，推導了主體尺寸計算公式。用有限元單一變量法對電機結構參數進行了分析，根據各參數對轉矩、懸浮力的影響找出需要優(yōu)化的關鍵參數。
　　（3）采用粒子群優(yōu)化算法對12/8極混合外轉子單繞組磁懸浮開關磁阻電機關鍵參數進行優(yōu)化，建立電機性能的多目標優(yōu)化函數，設計了電機參數的優(yōu)化流程，用有限元分析驗證了優(yōu)化結果的可靠性。
　?。?）構建了以DSP和FPGA為核心的高速數字控制系統，在硬件系統中設計了功率變換