无轴承磁通切换永磁电机设计及数字控制系统研究

发布时间：2018-01-14 21:10

本文关键词：无轴承磁通切换永磁电机设计及数字控制系统研究　出处：《江苏大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：近年来,无轴承永磁同步电机因其运行可靠、高效率、高功率密度等优点得到广泛关注。然而传统的无轴承永磁同步电机的永磁体通常放置在转子上,使得转子机械强度降低,永磁体冷却条件差、散热困难。针对无轴承转子永磁型电机的缺点,本文提出了一种新型无轴承定子永磁型电机,即12/14极双绕组无轴承磁通切换永磁电机(Double-winding Bearingless Flux-switching Permanent Magnet,简称DW-BFSPM)电机。该电机结合了无轴承永磁同步电机和磁通切换永磁电机各自优势,具有转矩密度和悬浮力密度高、转矩脉动和悬浮力脉动小、转矩与悬浮力之间的耦合程度低以及直接方便的悬浮力调节性能等优点。本文首先介绍了DW-BFSPM电机基本结构,在解释了电机转矩产生所遵循的磁通切换原理后,建立了电磁转矩数学模型,借助磁场叠加原理分析了径向悬浮力的产生原理,并基于麦克斯韦张量法推导了径向悬浮力数学模型。其次讨论了电机设计的一般方法和设计流程,着重研究了DW-BFSPM电机初始参数设计方案。为了获得最大输出转矩和悬浮力以及最小的转矩脉动和悬浮力脉动,对该电机的关键尺寸参数:转子极宽、转子极轭部宽度、定子齿宽和永磁体厚度进行了优化分析。在选取了最能满足优化设计要求的参数数值后,明确了DW-BFSPM电机主要设计参数,为电机电磁特性分析做好准备。再次基于Infolytica旗下的磁场分析软件MagNet,建立了DW-BFSPM电机二维有限元模型,分析了电机的磁场分布、永磁磁链、空载感应电势、定位力矩、转矩和悬浮力等电磁特性,研究了转矩与悬浮力之间的耦合以及悬浮力调节特性,比较了不同转子极个数对电机转矩和悬浮特性的影响,从而验证了该电机具有优良的电磁性能。最后分析了DW-BFSPM电机控制策略,以TMS320F2812数字信号处理器为核心,详细阐述了DW-BFSPM电机数字控制系统的软硬件设计,完成了主功率电路、信号调理电路和保护电路等硬件电路设计以及主程序、中断服务子程序设计。
[Abstract]:In recent years , the rotor pole width , the width of rotor pole yoke , the width of stator tooth and the thickness of the permanent magnet have been optimized by using the magnetic field analysis software MagNet of Infolytica .

【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TM351;TP273

【参考文献】