无轴承异步电机径向悬浮力研究及无传感技术实现

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1、分类号UDC密级编号＼、l乒硝互嘲9js江薛大擎硕士学位论文无轴承异步电机径向悬浮力研究及无传感技术实现ResearchonRadialSuspensionForceandSensorlessTechnologyforBearinglessInductionMotors申请学位级别亟±学科(专业)电左电壬生电力佳动论文提交日期2Q!垒生三旦论文答辩日期2Q!垒生鱼旦学位授予单位和日期江菱太堂2Q!垒生鱼旦答辩委员会主席评阅人拦@学位论文版权使用授权书ⅢⅢ洲舢圳㈣咖Ⅲ删』Y2537637本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门

2、或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权江苏大学可以将本学位论文的全部内容或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密口，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密■。学位论文作者签名：洲嘞导师签名：签字日期：加，哞6月偿日签字日期：沙l牛年6月f珀独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容以外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人

3、完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：多耖侣嘞日期：沙r悼6月r≯日江苏大学硕士学位论文摘要随着现代生产装备向高速、高精方向发展，传统的普通电机己无法满足先进生产过程对高速、超高速电机传动系统的性能要求。无轴承电机通过定子槽中两套绕组磁场的相互作用，改变原有的电机气隙磁场分布格局，能同时产生使电机旋转的转矩和使转子悬浮的径向悬浮力。无轴承电机的出现改变了传统电机转子的支撑方式，开创了高速电机的“无轴承”新时代。其中，无轴承异步电机(Be撕nglessInductionMotor)兼具磁轴承与传统异步电机的全部优点，能在超净、真空、超高速、腐蚀等恶劣环

4、境下实现电机的“无轴承”运行，是当前无轴承传动领域的研究热点之一。本文在国家自然科学基金青年基金项目(61104016)资助下，针对无轴承异步电机径向悬浮力的有限元分析模型和数学模型、无速度传感器运行技术、转子无位置传感器运行技术以及数字控制系统等方面进行了重点研究，具体的研究内容如下：首先，介绍了无轴承异步电机径向悬浮力产生原理，电机本体在AnsoR中的2D、3D结构和绕组绕制形式；在电磁场理论基础上，推导出电机的径向悬浮力数学模型：提出二基波法，在觚of}中分析研究了径向悬浮力的有限元值随径向悬浮力绕组电流的变化关系，结合径向悬浮力数学模型值，得出了径向悬浮力数学

5、模型值与有限元值近似一致的结论。其次，为解决无轴承异步电机中由于机械式传感器的安装所带来的电机轴向体积和成本增大的问题，提出了基于转矩绕组无功功率模型参考自适应系统(MRAS)的无速度传感器矢量控制和一种改进反电动势法的无位置传感器矢量控制，并在Ma：clab／SimuliIlk中分别对控制系统进行了建模与仿真，结果表明所提的控制策略能实现无轴承异步电机在无传感器形式下的稳定悬浮运行，并且具有令人满意的动、静态特性和较强的鲁棒性。最后，在1Ms320F2812的数字信号处理器基础上，采用空间电压矢量脉宽调制(SⅥ，wM)法搭建了无轴承异步电机数字控制系统试验平台，并进

6、行了悬浮试验研究，分析试验波形可知，该数字控制系统动、静态性能良好。关键词：无轴承异步电机，有限元，转矩绕组无功功率^偶As，无速度传感器，改进反电动势法，无位置传感器，SⅥ，WM·本课题得到国家自然科学基金青年基金项目(61104016)资助。无轴承异步电机径向悬浮力研究及无传感技术实现II江苏大学硕士学位论文ABSTRACTWit

7、1．clledeVelopmemofmodemproductionequipmenthmedirect!ionofllighspeed，11ighprecisioIl，tllemlditionalgeneralmotorShaVebee

8、nunabletomeet廿1eperfbHllancerequirementsinadvancedproductionprocessofmghspeed肌dunra-highspeedmotord—VeSystem．Theoriginalbe撕nglessmotorai卜g印magneticfieldwiIlbechaIlgedundertheactionoftheinteractionbet、Veent11etwosetswindiIlg’smagnetic6eldiIlthestatorslot．Innliswa弘therewillproduc