无轴承同步磁阻电机理论及其数字控制研究 .pdf

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1、����学科�ㄒ� 独创性声明期：月 学位论文版权使用授权书销套甫导师签名：签字日期：�通讯地址： 江苏大学硕士学位论文 无轴承同步磁阻电机理论及其数字控制研究 �����������琣������������琲�疭�������琣�����������．���������甀����������������������������������������������������������� 无轴承同步磁阻电机理论及其数字控制研究��������������甌��������������������

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3、制系统硬件框图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯�电机转速检测调理电路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯���径向位移检测电路原理图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·�图��转矩绕组气隙磁链辨识流程图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯� 江苏大学硕士学位论文��无轴承电机的发展 无轴承同步磁阻电机理论及其数字控制研究 江苏大学硕士学位论文永磁同步电机转子具有永磁体，同等体积下具有体积小、功率密度大、功率因数高等优点，并且其无电励磁绕组、控制方法简单，这些优点使得其具有广泛应用价值，已成为目前研究热点。但同

4、样因为转子永磁体的存在，使其存在反电势较大、难以弱磁、工作温度受限、转子结构强度不允许其过高转速运行等缺点，这些都限制了其在高速、恶劣场合等的应用。无轴承永磁薄片电机是较早实现工程应用的一种无轴承电机。其径向长度相对于轴向长度很短，整体呈扁平结构。这种电机依靠两个径向磁阻力扭矩防止飞出，只需控制好两个径向自由度、一个轴向自由度便可实现转子无任何机械接触的悬浮。由于其转子与定子完全隔离，在高纯净要求领域有极大实用价值。目前主要在泵类中得到一定应用。 无轴承同步磁阻电机理论及其数字控制研究��无轴承同步

5、磁阻电机研究接由异步电机加工或由钢片冲压而成，具有结构简单坚固、成本低廉、制造方便等特点。异步电机转子通常为铜条或铝条，永磁同步电机需内置或外贴永磁体，它们在耗损失、机械强度、制造成本都要弱于同步磁阻电机。且同步磁阻电机运行不受环境温度限制，异步电机转子电阻受温度影响较大、永磁电机的永磁体在高温下会发生退磁现象，这些它们工作的可靠性和调速性能影响都很大。永磁电机其永磁体还会产生很大的反电势，使其很难实现较高速度运行。因此，同步磁阻电机更适合于高负载变化、高温度、高速运行等恶劣场合。 江苏大学硕士学位

6、论文国内外学者目前的研究认为，无轴承同步磁阻电机主要有磁场储能虚位移法 无轴承同步磁阻电机理论及其数字控制研究集成电路技术的发展以及高性能数字信号处理器不断涌现，使得电机能采用更加优良的控制策略，且更加智能化。模拟控制器由大量分立元件构成，其元器件本身存在温度引起漂移、器件老化等问题；系统也会因工作环境变化造成可靠性降低，而且调试起来也相当复杂；此外，模拟量器件在产品换代、标准化、实现较复杂控制算法方面有着先天的缺陷。数字控制系统只需一些简单成熟的外围电路使其正常工作，然后通过软件上的设置可以很方便

7、地实现不同硬件的配置：数字控制器一般具有适用行业丰富的片内外资源，设计者可将精力专注于各种控制算法的研究及控制策略的实现，且远远比模拟器件更加灵活【�】；此外，数字控制系统在可靠性和标准化大规模生产等方面也比模拟控制系统更具优势。在实际推广中，数字控制器相比模拟量器件也具有极大优势：一方面是各种不断涌现的高性能控制芯片，如����、�������������芯片，其庞大的市 江苏大学硕士学位论文是在连续域中分析电机控制系统特性，忽略了引入数字控制带来影响。本文在为 无轴承同步磁阻电机理论及其数字控制

8、研究题，并利用���的����工具对其数字控制器进行了设计。 江苏大学硕士学位论文如图�甀所示，二自由度无轴承同步磁阻电机转子支承由调心球轴承和磁悬浮轴承两部分构成。调心球轴承使电机转轴另一端能灵活的在径向二自由度内灵活运动，而在轴向固定。同时，为防止电机转轴不稳定悬浮或静止时的机械碰撞，转轴磁悬浮端装配有保护轴承。无轴承电机采用不同的定转子结构和定子绕组布线时，其气隙磁场分布区别很大，可根据需要与转子结构对应，绕组成无轴承电机稳定运行时需要的结构。下面首先介绍了本文