无轴承开关磁阻电机拓扑及解耦机理分析

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1、第48卷第5期2016年10月南京航空航天大学学报JournalofNanjingUniversityofAeronautics&AstronauticsDOI：10．16356／j．1005—2615．2016．05．017无轴承开关磁阻电机拓扑及解耦机理分析刘泽远1邓智泉2陈小元3杨艳1曹鑫2(1．南京邮电大学自动化学院，南京，210023；2．南京航空航天大学自动化学院，南京，210029；3．丽水学院工程与设计学院，丽水，323000)V01．48No．50ct．2016摘要：无轴承开关磁阻电机(Bearinglessswitchedreluctanc

2、emotor，BSRM)是一个多变量、非线性且强耦合的复杂系统。为提高悬浮精度和发挥电机性能，需提升悬浮电流的跟踪及斩波控制水平，以及实现转矩与悬浮力的解耦控制，发展结构上具有自解耦功能的新型BSRM拓扑是解决该问题的有效手段之一。根据现有BSRM转矩与悬浮力的解耦机理和构造特点，对结构上可解耦的BSRM拓扑进行了归纳与分类，并对每种电机的结构、运行机理及优缺点进行了解析。有别于现有电机结构，分别提出了双凸定子齿BSRM、宽转子齿BSRM、复合结构BSRM、锥形结构BSRM等4类具有自解耦特性的新型拓扑，并衍生出了每类结构下的不同实现形式，从而进一步拓展无轴承

3、电机的悬浮理论与应用范围。结合每类结构自身特点，构建与之相适应的运行模式，以实现旋转和悬浮功能的解耦，从而强化其解耦应用特色。简要分析每种电机转矩和悬浮力在结构上自解耦的机理，并利用有限元仿真验证其可行性。关键词：无轴承开关磁阻电机；结构拓扑；解耦控制；转矩；悬浮力中图分类号：TM352文献标志码：A文章编号：1005—2615(2016)05—0731—13TopologyandDecouplingPrincipleAnalysisonBearinglessSwitchedReluctanceMotorsLiuZeyuanl，DengZhiquan2，Che

4、nXiaoyuan3，YangYahl，CaoXin2(1．CollegeofAutomation，NanjingUniversityofPostsandTelecommunications，Nanjing，210023，China；2．CollegeofAutomationEngineering，NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics，Nanjing，210016，China；3．CollegeofEngineeringandDesign，LishuiUniversity，Lishui，323000，China

5、)Abstract：Thebearinglessswitchedreluctancemotor(BSRM)iSacomplexsystemwithsomecharacter—isticssuchasmulti—controllingparameters，nonlinearityandhighcoupling．Inordertoimproveitsper—formanceofsuspensionandmotion，therearetwodifficulties：thedecoupledcontroloftorqueandSUS—pendingforce，andt

6、heaccuratechoppingcontrolofitslevitatedcurrentsinthehigh—speedoperation．Basedontheprinciplesofthedecoupledcontrol，thepaperclassifiestheexistingBSRMsmeetingdecou—piedcontroloftorqueandsuspendingforce．AndthentheprinciplesandcharacteristicsoftheseexistingBSRMsareexpounded．Beingdifferen

7、tfromtheseexistingBSRMs，thepaperpresentsfourtypesofno—velBSRMs，suchasthedouble—salient—statorBSRM，thewider-rotor—poleBSRM。thehybrid—structure基金项目：国家自然科学基金(51607097，51207068，51207073)资助项目；南京邮电大学引进人才科研启动基金(NY214171)资助项目；南京邮电大学校级科研基金(NY214074)资助项目；浙江省访问学者发展项目(FX2013154)资助项目。收稿日期：2015-0

8、3—18；修订日期：2015-10—1