本文關(guān)鍵詞：無(wú)軸承外轉(zhuǎn)子異步電機(jī)設(shè)計(jì)及其控制系統(tǒng)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：無(wú)軸承異步電機(jī)將磁懸浮技術(shù)與傳統(tǒng)異步電機(jī)相結(jié)合,不僅具有無(wú)軸承電機(jī)無(wú)摩擦、無(wú)磨損、軸向空間利用率高、轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速高等優(yōu)點(diǎn),同時(shí)具有傳統(tǒng)異步電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、氣隙均勻、成本低等優(yōu)點(diǎn),成為目前無(wú)軸承電機(jī)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。本文在國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“數(shù)控機(jī)床高速磁懸浮電主軸自適應(yīng)逆解耦控制及數(shù)字化技術(shù)(61174055)”等多項(xiàng)課題資助下,對(duì)無(wú)軸承異步電機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)、運(yùn)行機(jī)理、電磁分析、運(yùn)行控制、數(shù)字系統(tǒng)等方面開(kāi)展研究,設(shè)計(jì)了無(wú)軸承外轉(zhuǎn)子異步電機(jī),優(yōu)化設(shè)計(jì)了主要的結(jié)構(gòu)與電磁參數(shù);采用無(wú)軸承外轉(zhuǎn)子異步電機(jī)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向控制方法,實(shí)現(xiàn)了電機(jī)轉(zhuǎn)子的高精度穩(wěn)定懸浮;基于數(shù)字信號(hào)處理器TMS320F2812,設(shè)計(jì)了無(wú)軸承異步電機(jī)數(shù)字化控制系統(tǒng),并開(kāi)展了相關(guān)的仿真與實(shí)驗(yàn)研究。主要內(nèi)容如下:首先,在分析無(wú)軸承外轉(zhuǎn)子電機(jī)徑向懸浮力和電磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生原理的基礎(chǔ)上,采用麥克斯韋張量法分段積分推導(dǎo)電機(jī)徑向懸浮力數(shù)學(xué)模型,并分析了無(wú)軸承外轉(zhuǎn)子異步電機(jī)的電壓方程、磁鏈方程、轉(zhuǎn)矩方程和運(yùn)動(dòng)方程。其次,設(shè)計(jì)了無(wú)軸承外轉(zhuǎn)子異步電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)與電磁參數(shù),研制了實(shí)驗(yàn)樣機(jī)。在保證無(wú)軸承異步電機(jī)最小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和懸浮力脈動(dòng)的前提下,以最大懸浮力和最大輸出轉(zhuǎn)矩為優(yōu)化目標(biāo),提出將傳統(tǒng)電機(jī)設(shè)計(jì)方法和有限元設(shè)計(jì)相結(jié)合的無(wú)軸承異步電機(jī)參數(shù)優(yōu)化方法;針對(duì)無(wú)軸承異步電機(jī)懸浮繞組的特殊性,分析了電機(jī)各參數(shù)對(duì)電機(jī)懸浮力及轉(zhuǎn)矩的影響,研究了轉(zhuǎn)矩繞組電流和懸浮繞組電流產(chǎn)生懸浮力耦合關(guān)系;設(shè)計(jì)了無(wú)軸承外轉(zhuǎn)子異步電機(jī)樣機(jī),開(kāi)展了初步的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證研究,驗(yàn)證了設(shè)計(jì)方法的合理性。最后,構(gòu)建以TMS320F2812數(shù)字信號(hào)處理器為核心的無(wú)軸承外轉(zhuǎn)子異步電機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)。設(shè)計(jì)了硬件驅(qū)動(dòng)電路和模塊化系統(tǒng)控制軟件程序,并且以本文設(shè)計(jì)的無(wú)軸承外轉(zhuǎn)子異步電機(jī)為控制對(duì)象進(jìn)行二自由度實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了理論的正確性,為進(jìn)一步研究無(wú)軸承電機(jī)的五自由度懸浮控制奠定了基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：無(wú)軸承外轉(zhuǎn)子異步電機(jī) 數(shù)學(xué)模型 有限元分析 電機(jī)設(shè)計(jì) 數(shù)字控制
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM343
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 無(wú)軸承電機(jī)概述9-15
• 1.1.1 無(wú)軸承電機(jī)的研究背景9-10
• 1.1.2 無(wú)軸承電機(jī)的研究概況10-15
• 1.2 無(wú)軸承異步電機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)15-16
• 1.3 論文工作的提出16
• 1.4 論文的內(nèi)容安排16-17
• 第二章 無(wú)軸承外轉(zhuǎn)子異步電機(jī)基本原理17-27
• 2.1 引言17
• 2.2 無(wú)軸承外轉(zhuǎn)子異步電機(jī)的工作原理17-19
• 2.2.1 傳統(tǒng)電機(jī)電磁力17-18
• 2.2.2 懸浮力產(chǎn)生機(jī)理18-19
• 2.3 無(wú)軸承外轉(zhuǎn)子異步電機(jī)懸浮力分析19-24
• 2.3.1 無(wú)軸承外轉(zhuǎn)子異步電機(jī)中的洛倫茲力19-20
• 2.3.2 無(wú)軸承外轉(zhuǎn)子異步電機(jī)中的麥克斯韋力20-24
• 2.4 無(wú)軸承外轉(zhuǎn)子異步電機(jī)數(shù)學(xué)模型24-26
• 2.4.1 無(wú)軸承外轉(zhuǎn)子異步電機(jī)懸浮力數(shù)學(xué)模型24
• 2.4.2 無(wú)軸承外轉(zhuǎn)子異步電機(jī)轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)學(xué)模型24-25
• 2.4.3 無(wú)軸承外轉(zhuǎn)子異步電機(jī)運(yùn)動(dòng)方程模型25-26
• 2.5 本章小結(jié)26-27
• 第三章 無(wú)軸承外轉(zhuǎn)子異步電機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)27-43
• 3.1 引言27
• 3.2 無(wú)軸承外轉(zhuǎn)子異步電機(jī)設(shè)計(jì)27-34
• 3.2.1 電機(jī)尺寸及氣隙設(shè)計(jì)27-29
• 3.2.2 電機(jī)定轉(zhuǎn)子槽形設(shè)計(jì)29-31
• 3.2.3 電機(jī)轉(zhuǎn)矩繞組設(shè)計(jì)31-33
• 3.2.4 電機(jī)懸浮繞組設(shè)計(jì)33-34
• 3.3 無(wú)軸承外轉(zhuǎn)子異步電機(jī)電磁場(chǎng)有限元法34-35
• 3.3.1 有限元法的基本理論34
• 3.3.2 無(wú)軸承外轉(zhuǎn)子異步電機(jī)有限元法34-35
• 3.4 無(wú)軸承外轉(zhuǎn)子異步電機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)35-40
• 3.4.1 電機(jī)磁場(chǎng)分布35-36
• 3.4.2 電機(jī)有限元分析36-40
• 3.5 無(wú)軸承外轉(zhuǎn)子異步電機(jī)電磁性能分析40-42
• 3.6 本章小結(jié)42-43
• 第四章 無(wú)軸承外轉(zhuǎn)子異步電機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)研究43-63
• 4.1 引言43
• 4.2 無(wú)軸承外轉(zhuǎn)子異步電機(jī)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向控制策略43-48
• 4.2.1 磁場(chǎng)定向控制策略43
• 4.2.2 轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向控制43-45
• 4.2.3 矢量控制系統(tǒng)的仿真與分析45-48
• 4.3 無(wú)軸承外轉(zhuǎn)子異步電機(jī)的硬件系統(tǒng)48-58
• 4.3.1 數(shù)字信號(hào)處理器49
• 4.3.2 主電路設(shè)計(jì)49-52
• 4.3.3 控制電路設(shè)計(jì)52-56
• 4.3.4 電源電路設(shè)計(jì)56-58
• 4.4 無(wú)軸承外轉(zhuǎn)子異步電機(jī)控制系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)58-59
• 4.5 試驗(yàn)結(jié)果59-62
• 4.5.1 在線試驗(yàn)過(guò)程59
• 4.5.2 試驗(yàn)結(jié)果分析59-62
• 4.6 本章小結(jié)62-63
• 第五章 總結(jié)與展望63-65
• 5.1 論文的主要工作63
• 5.2 研究工作展望63-65
• 參考文獻(xiàn)65-69
• 致謝69-70
• 碩士期間發(fā)表的論文70

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