本文關鍵詞：無軸承永磁薄片電機結構設計與數(shù)字控制研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：具有零接觸,無磨損,無污染,高速高精等一系列優(yōu)點的無軸承電機,是高速電機傳動領域里的重大技術突破。相比于采用磁懸浮軸承支承的高速電機,無軸承電機解決了其軸向占用空間大,控制系統(tǒng)復雜,成本高等一系列缺點,成為了當今研究的熱門項目,在機械加工、半導體工業(yè)等領域有著廣泛的應用。無軸承永磁薄片電機轉子軸向長度小于轉子直徑,呈薄片狀,三個自由度處于被動懸浮狀態(tài),余下兩個自由度主動懸浮,從而實現(xiàn)了五自由度全懸浮運行,是一種進一步簡化了結構、增強了實用性的無軸承電機。在薄片電機轉子上安裝葉片,并讓其在一個密閉的泵室中懸浮運行時,就構成了無軸承薄片電機驅動的離心泵系統(tǒng),實現(xiàn)了小型化、高密封性、超潔凈等設計要求;同時,定子與轉子的物理隔離解決了泵系統(tǒng)中所面臨的液體分子擠壓破壞、接觸面磨損易腐蝕等眾多技術難題。本論文以本實驗室集中式繞組的薄片電機樣機為研究對象,按照從理論到實驗的先后順序,對無軸承薄片電機的基本原理和數(shù)學模型進行了分析與闡述,討論了相關控制策略;并對一種應用于離心泵的具有新型結構的無軸承永磁薄片電機進行了研究分析,具體分為以下幾個方面:闡述了無軸承永磁薄片電機的研究背景、國內外研究現(xiàn)狀、應用范圍以及研究領域中的關鍵技術,并重點介紹了在離心泵的應用領域中的地位與作用,從而引出論文的研究意義與內容安排。闡述了無軸承永磁薄片電機工作原理,分析了其主動懸浮力與被動懸浮力產生機理,并根據磁路法和麥克斯韋張量法,構建了電機數(shù)學模型。根據相關無傳感技術,對基于高頻注入法的無傳感控制策略進行了討論。根據相關文獻提出了一種應用于離心泵的具有雙層轉子結構的新型無軸承永磁薄片電機,有效的利用對稱性和空間磁路,壓縮了電機軸向長度、使空間利用率增加、并增強了電機運行時轉子的穩(wěn)定性。根據空間等效磁路法分析了其工作原理,并通過!"#建立了電機有限元模型,對新型結構的工作特性進行了分析。$根據前文討論的相關控制策略搭建了無軸承薄片電機數(shù)字化系統(tǒng)實驗平臺,其中主要模塊包含電機速度控制模塊和轉子位移控制模塊,通過對硬件電路及運行軟件進行調試、對實驗樣機的實驗運行進行觀測和分析。
【關鍵詞】：無軸承永磁薄片電機 數(shù)學模型 控制策略 新型結構 雙層轉子
【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM351
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 緒論12-22
• 1.1 無軸承永磁薄片電機研究背景與發(fā)展概況12-15
• 1.1.1 無軸承永磁薄片電機的研究背景12-13
• 1.1.2 無軸承永磁薄片電機的發(fā)展概況13-15
• 1.2 無軸承永磁薄片電機應用領域與關鍵技術15-19
• 1.2.1 無軸承永磁薄片電機的應用領域15-17
• 1.2.2 無軸承永磁薄片電機的關鍵技術17-19
• 1.3 論文的研究意義與目的19-20
• 1.4 論文的主要研究內容20-22
• 第二章 無軸承永磁薄片電機基本原理與控制策略22-38
• 2.1 引言22
• 2.2 無軸承永磁薄片電機基本結構22-23
• 2.3 無軸承永磁薄片電機基本原理23-27
• 2.3.1 被動懸浮原理23-24
• 2.3.2 主動懸浮原理24-27
• 2.4 無軸承永磁薄片電機數(shù)學模型27-31
• 2.4.1 轉矩數(shù)學模型27-28
• 2.4.2 懸浮力數(shù)學模型28-31
• 2.5 無軸承永磁薄片電機的控制策略31-37
• 2.5.1 基于高頻注入法的速度自檢測系統(tǒng)31-33
• 2.5.2 基于高頻注入法的徑向位移自檢測系統(tǒng)33-34
• 2.5.3 基于無傳感器技術的無軸承永磁薄片電機控制策略及系統(tǒng)仿真34-37
• 2.6 本章小結37-38
• 第三章 無軸承永磁薄片電機的新型結構分析38-48
• 3.1 引言38
• 3.2 雙層轉子結構的薄片電機結構原理38-40
• 3.3 雙層轉子結構的薄片電機的數(shù)學模型40-43
• 3.4 基于Ansoft軟件的有限元仿真43-45
• 3.5 本章小結45-48
• 第四章 無軸承永磁薄片電機控制系統(tǒng)的試驗研究48-74
• 4.1 引言48
• 4.2 無軸承薄片電機數(shù)字控制系統(tǒng)硬件設計48-60
• 4.2.1 控制系統(tǒng)硬件電路的主要原件及接口電路48-59
• 4.2.2 無軸承薄片電機控制系統(tǒng)硬件59-60
• 4.3 無軸承薄片電機數(shù)字控制系統(tǒng)軟件設計60-69
• 4.3.1 無軸承薄片電機轉速控制軟件設計61-63
• 4.3.2 無軸承薄片電機徑向懸浮力控制軟件設計63-64
• 4.3.3 人機交互界面（GUI）的開發(fā)64-68
• 4.3.4 控制系統(tǒng)軟件的整體結構68-69
• 4.4 無軸承永磁薄片電機數(shù)字控制系統(tǒng)運行試驗與分析69-72
• 4.4.1 薄片電機轉子靜態(tài)懸浮試驗69-70
• 4.4.2 電機動態(tài)懸浮試驗與分析70-72
• 4.5 本章小結72-74
• 第五章 總結與展望74-76
• 5.1 主要工作內容74
• 5.2 未來研究方向74-76
• 參考文獻76-80
• 在碩士期間發(fā)表的論文80-82
• 致謝82

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本文編號：279234