无轴承磁通切换永磁电机及其控制系统研究
发布时间：2021-08-28 22:37
磁通切换永磁电机作为一种性能优良的定子永磁型电机解决了普通转子永磁型电机机械一体性差、散热冷却能力低、永磁体易退磁等问题。同时,它的永磁体位于定子上,转子为一个简单的凸极结构,这对调节永磁气隙磁场提供了极大便利,在强大的聚磁效应的作用下,可以使相同体积大小的电机具有更高的转矩输出能力。另一方面,无轴承电机具有无磨损、免维护、免润滑、寿命长等特点,在一些特殊的超洁净医疗卫生、高精度、密封泵等领域具有广阔的应用前景,得到了国内外学者的广泛重视。本文将无轴承电机技术与磁通切换永磁电机基本理论融为一体,提出一种无轴承磁通切换永磁电机（Bearingless Flux-Switching Permanent Magnet Motor,简称BFSPMM）,并围绕其结构设计、运行机理、电磁性能分析、数学模型、控制方法、数字控制系统等方面进行研究,设计了新型BFSPMM基本结构,研究了径向悬浮力的产生原理,分析了转矩与径向悬浮力相关性能,建立转矩与径向悬浮力的数学模型,提出了自适应非奇异终端滑模控制方法,设计并构建了BFSPMM数字控制系统,进行了实验研究。论文主要工作及取得成果如下:（1）由于BFS...
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：124 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
磁轴承支承电机结构
频率相等且极对数相差1，即可实现电机的稳定悬浮运行[24-27]。如图1.2所示，该无轴承电机由于仅使用了一个径向磁轴承，使得轴向长度变小。因此，简化了系统结构，提高了临界转速，增强了系统稳定性。图1.2 无轴承电机结构Fig. 1.2 Bearingless motor structure除了具备磁轴承支承电机结构的优点之外，无轴承电机还拥有以下特点[28-30]：(1) 电机轴向长度可通过减少磁轴承的数量而变短，便于提高临界转速。(2) 由于电机主磁场的存在，为悬浮力的偏置磁场提供的条件，大大减少了悬浮力产生所需的能耗。
(c) 南京航空航天大学图 1.3 国内高校研制的部分样机Fig. 1.3 The part of prototype motors designed by domestic universities3 无轴承电机应用趋势无轴承电机的特点决定了其具备普通电机所没有的优势，例如高速超高速、无磨损护、无需润滑等特点。这些特点使得无轴承电机在一些特殊的应用场合具有广阔的前景。速运行领域无轴承电机可以广泛运用于飞轮储能、高速电主轴、航空航天、高速精密加工等高行领域，有效解决轴承磨损严重、润滑复杂、维护困难、运行寿命短等问题。图 1.了几种无轴承电机在高速运行领域的典型应用，例如图 1.4(a)所示的无轴承风机、.4(b)所示的高速离心泵、图 1.4(c)所示的高速压缩机。可以看到，已经有相关无轴承
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于高频脉冲注入的无轴承开关磁阻电机转子位置与径向位移检测方法[J]. 曹鑫,孙琴,赵贺,邓智泉. 电工技术学报. 2017(03)
[2]无轴承交替极永磁电机磁极形状优化设计[J]. 丁强,邓智泉,王晓琳. 电机与控制学报. 2017(01)
[3]无轴承开关磁阻电机质量偏心振动补偿[J]. 陈杰,邓智泉,杨艳. 电工技术学报. 2016(18)
[4]一种竖直无轴承电机结构及其转子定位控制[J]. 刘思嘉,范瑜,邸珺,纪明明. 中国电机工程学报. 2016(17)
[5]基于磁动势星形图的无轴承永磁电机悬浮绕组结构优化设计[J]. 武谷雨,丁强,王晓琳,邓智泉. 中国电机工程学报. 2016(21)
[6]双定子无轴承开关磁阻电机径向力解析模型[J]. 陈坤,王翠,王喜莲. 北京交通大学学报. 2016(02)
[7]无轴承交替极永磁电机集中式悬浮绕组结构及其优化设计方法[J]. 丁强,邓智泉,王晓琳. 电工技术学报. 2015(18)
[8]无轴承异步电机动不平衡振动补偿控制[J]. 詹立新,周凯. 电工技术学报. 2014(11)
[9]基于终端滑模负载观测器的永磁同步电机位置系统反步控制[J]. 方一鸣,李智,吴洋羊,于晓. 电机与控制学报. 2014(09)
[10]自适应非奇异终端滑模控制及其在BPMSM中的应用[J]. 许波,朱熀秋. 控制与决策. 2014(05)
博士论文
[1]五相无轴承永磁同步电机及其控制系统研究[D]. 秦月梅.江苏大学 2018
[2]无轴承电机通用磁悬浮模型及解耦控制系统研究[D]. 卜文绍.华中科技大学 2007
硕士论文
[1]无轴承磁通切换永磁电机设计及数字控制系统研究[D]. 吴昊洋.江苏大学 2017
本文编号：3369357
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：124 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
磁轴承支承电机结构
频率相等且极对数相差1，即可实现电机的稳定悬浮运行[24-27]。如图1.2所示，该无轴承电机由于仅使用了一个径向磁轴承，使得轴向长度变小。因此，简化了系统结构，提高了临界转速，增强了系统稳定性。图1.2 无轴承电机结构Fig. 1.2 Bearingless motor structure除了具备磁轴承支承电机结构的优点之外，无轴承电机还拥有以下特点[28-30]：(1) 电机轴向长度可通过减少磁轴承的数量而变短，便于提高临界转速。(2) 由于电机主磁场的存在，为悬浮力的偏置磁场提供的条件，大大减少了悬浮力产生所需的能耗。
(c) 南京航空航天大学图 1.3 国内高校研制的部分样机Fig. 1.3 The part of prototype motors designed by domestic universities3 无轴承电机应用趋势无轴承电机的特点决定了其具备普通电机所没有的优势，例如高速超高速、无磨损护、无需润滑等特点。这些特点使得无轴承电机在一些特殊的应用场合具有广阔的前景。速运行领域无轴承电机可以广泛运用于飞轮储能、高速电主轴、航空航天、高速精密加工等高行领域，有效解决轴承磨损严重、润滑复杂、维护困难、运行寿命短等问题。图 1.了几种无轴承电机在高速运行领域的典型应用，例如图 1.4(a)所示的无轴承风机、.4(b)所示的高速离心泵、图 1.4(c)所示的高速压缩机。可以看到，已经有相关无轴承
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于高频脉冲注入的无轴承开关磁阻电机转子位置与径向位移检测方法[J]. 曹鑫,孙琴,赵贺,邓智泉. 电工技术学报. 2017(03)
[2]无轴承交替极永磁电机磁极形状优化设计[J]. 丁强,邓智泉,王晓琳. 电机与控制学报. 2017(01)
[3]无轴承开关磁阻电机质量偏心振动补偿[J]. 陈杰,邓智泉,杨艳. 电工技术学报. 2016(18)
[4]一种竖直无轴承电机结构及其转子定位控制[J]. 刘思嘉,范瑜,邸珺,纪明明. 中国电机工程学报. 2016(17)
[5]基于磁动势星形图的无轴承永磁电机悬浮绕组结构优化设计[J]. 武谷雨,丁强,王晓琳,邓智泉. 中国电机工程学报. 2016(21)
[6]双定子无轴承开关磁阻电机径向力解析模型[J]. 陈坤,王翠,王喜莲. 北京交通大学学报. 2016(02)
[7]无轴承交替极永磁电机集中式悬浮绕组结构及其优化设计方法[J]. 丁强,邓智泉,王晓琳. 电工技术学报. 2015(18)
[8]无轴承异步电机动不平衡振动补偿控制[J]. 詹立新,周凯. 电工技术学报. 2014(11)
[9]基于终端滑模负载观测器的永磁同步电机位置系统反步控制[J]. 方一鸣,李智,吴洋羊,于晓. 电机与控制学报. 2014(09)
[10]自适应非奇异终端滑模控制及其在BPMSM中的应用[J]. 许波,朱熀秋. 控制与决策. 2014(05)
博士论文
[1]五相无轴承永磁同步电机及其控制系统研究[D]. 秦月梅.江苏大学 2018
[2]无轴承电机通用磁悬浮模型及解耦控制系统研究[D]. 卜文绍.华中科技大学 2007
硕士论文
[1]无轴承磁通切换永磁电机设计及数字控制系统研究[D]. 吴昊洋.江苏大学 2017
本文编号：3369357
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