現(xiàn)代工業(yè)及生活的發(fā)展進(jìn)步對(duì)電機(jī)性能和質(zhì)量的要求越來(lái)越高,傳統(tǒng)電機(jī)因軸承存在機(jī)械摩擦而在性能上受到諸多限制。因此,為提高電機(jī)性能以及應(yīng)對(duì)某些特殊工作場(chǎng)合,無(wú)軸承電機(jī)逐漸興起,在生命科學(xué)、化工制藥、航空航天等領(lǐng)域擁有可觀前景。無(wú)軸承永磁同步電機(jī)具有無(wú)摩擦、損耗小、效率高等優(yōu)勢(shì),將高磁導(dǎo)率的非晶合金材料應(yīng)用于無(wú)軸承永磁電機(jī)定子鐵心中,能夠進(jìn)一步降低電機(jī)鐵耗,提升電機(jī)效率。本文針對(duì)非晶無(wú)軸承永磁同步電機(jī)進(jìn)行了設(shè)計(jì)與仿真實(shí)驗(yàn),具體研究?jī)?nèi)容如下:首先,回顧了無(wú)軸承電機(jī)的研究歷史以及非晶合金材料的出現(xiàn)和發(fā)展,分析了現(xiàn)下無(wú)軸承電機(jī)的研究熱點(diǎn)和非晶合金在電機(jī)中的使用現(xiàn)狀。在此基礎(chǔ)上,為追求更高性能,提出將無(wú)軸承電機(jī)技術(shù)與非晶合金材料相結(jié)合,設(shè)計(jì)了非晶無(wú)軸承電機(jī),選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且效率高的永磁電機(jī),同時(shí)為簡(jiǎn)單化制造工藝并減小繞組所占空間,電機(jī)采用單繞組結(jié)構(gòu)。其次,分析了無(wú)軸承電機(jī)工作原理及電機(jī)中的電磁力特點(diǎn),解釋了電機(jī)內(nèi)部?jī)煞N極對(duì)數(shù)相差1的磁場(chǎng)產(chǎn)生懸浮力的原理,確定了電機(jī)定子繞組中的懸浮和轉(zhuǎn)矩電流表達(dá)式,并設(shè)計(jì)了電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)。推導(dǎo)了同步坐標(biāo)系下計(jì)及轉(zhuǎn)子偏心狀態(tài)的電感矩陣,最后具體列出電機(jī)數(shù)學(xué)模型。對(duì)于電機(jī)的... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖２－１麥克斯韋力示意圖??普通電機(jī)的轉(zhuǎn)子由軸承固定，默認(rèn)始終與定子軸線同心，而無(wú)軸承電機(jī)??

?山東大學(xué)碩士學(xué)位論文???圖２－２無(wú)軸承永磁同步電機(jī)原理圖??為方便分析兩種磁場(chǎng)相互作用關(guān)系及電磁力，暫且不考慮電機(jī)轉(zhuǎn)子重??力，在數(shù)學(xué)模型中再行分析。該情況下若轉(zhuǎn)子處于中心位置無(wú)偏移，則不需??要懸浮繞組、％作用，此時(shí)電流為０，與普通永磁電機(jī)相同，電機(jī)中永??磁體產(chǎn)生對(duì)稱的２對(duì)極磁場(chǎng)，如圖中虛線所示，各處氣隙磁密均相等，此時(shí)??轉(zhuǎn)子所受的麥克斯韋力合力為零［５３］，在轉(zhuǎn)矩繞組Ｋ和％中通電流后產(chǎn)生的??兩對(duì)極磁場(chǎng)與永磁體磁場(chǎng)相互作用形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)；當(dāng)懸浮繞??組＃、．和％通入電流生成１對(duì)極磁場(chǎng)時(shí)，如圖中實(shí)線所示。當(dāng)通入圖中??所示電流時(shí)，氣隙磁密不再對(duì)稱，可以看到１區(qū)磁密增加、２區(qū)磁密減小，??此時(shí)轉(zhuǎn)子兩側(cè)氣隙磁密不對(duì)稱會(huì)造成電機(jī)轉(zhuǎn)子在水平ｘ方向受力不均，合力??指向ｘ軸正方向，則轉(zhuǎn)子受該力后將會(huì)向Ｘ軸正方向移動(dòng)，當(dāng)該電流反向時(shí)，??懸浮力將指向ｘ軸負(fù)方向并趨使轉(zhuǎn)子移動(dòng)。同理Ｖ，繞組也可以通過(guò)改變通??入電流方向控制氣隙磁密變化，以制造沿７軸正、負(fù)方向的懸浮力。??２．２六相單繞組無(wú)軸承永磁同步電機(jī)工作原理??單繞組無(wú)軸承電機(jī)旨在使用一套繞組完成傳統(tǒng)無(wú)軸承電機(jī)兩套繞組的??功能，通過(guò)特定的繞組結(jié)構(gòu)和控制方法，達(dá)到同時(shí)為轉(zhuǎn)子提供電磁轉(zhuǎn)矩和懸??浮力的目的。與傳統(tǒng)雙繞組工藝相比的優(yōu)勢(shì)在于，采用單繞組形式的無(wú)軸承??電機(jī)繞線更加簡(jiǎn)單，制作工藝難度降低，同時(shí)也降低了電機(jī)損耗。??在依然沿用傳統(tǒng)無(wú)軸承電機(jī)懸浮原理的前提下，為進(jìn)一步改善電機(jī)結(jié)??構(gòu)、簡(jiǎn)化制作工藝，將電機(jī)定子繞組設(shè)計(jì)為多相單繞組，再通入兩組相位差??不同的電流來(lái)獲得與普通雙繞組無(wú)軸承電機(jī)相同的效果。借鑒多相系統(tǒng)的多??１２??

?山東大學(xué)碩士學(xué)位論文???￣秦??Ｗ??圖２－３無(wú)軸承永磁同步電機(jī)繞組分布??電機(jī)定子共２４槽，每相繞組占４個(gè)槽，六相繞組采用分布式繞組結(jié)構(gòu)??嵌入定子槽內(nèi)，電機(jī)轉(zhuǎn)子采用４極平行充磁表貼式永磁體。六相繞組沿圓周??均勻分布，與雙Ｙ移１８０°雙三相永磁同步電機(jī)在繞組設(shè)計(jì)上相似，各相分??布由字母標(biāo)注在圖中，正負(fù)號(hào)分別表示該相繞組的輸入端和輸出端。??根據(jù)上節(jié)分析的電流矢量／（？，幻及其磁場(chǎng)分布，為使電機(jī)定子產(chǎn)生２對(duì)??極轉(zhuǎn)矩磁場(chǎng)和１對(duì)極懸浮磁場(chǎng)，以上結(jié)構(gòu)的電機(jī)定子繞組中每相所通的轉(zhuǎn)矩??電流和懸浮電流４丨Ａ￣Ｗ）如式（２－１０）所７Ｋ：??＾ｔＡ?＝?Ａ?ｃ〇ｓ（＜＾０?ｆｓＡ?＝?／ｓ?ｃｏｓ〇〇??ｚｔＢ?＝?＇?ｃ〇ｓ（６＾?＋?２；ｒ／３）?ｉｓＢ?＝?Ｉｓ?ｃｏｓ（ｃｏｔ?－?２ｔｔ／３）??ｚｔｃ?＝?Ａ?ｃ〇ｓ（奴—２；ｒ／３）?ｉｓＣ?＝?Ｉｓ?ｃｏｓ（ｃｏｔ?＋?２＾／３）??／ｔＵ?＝?／ｔ?ｃｏｓ（ｃｏｔ）?ｚｓＵ?＝?Ｉｓ?ｃｏｓ（ｃｏｔ?－?７ｒ）?（２?１?〇）??／ｔＶ?＝?Ｉｘ?ｃｏｓ（ｃｏｔ?＋?２＾／３）?／ｓＶ?＝?Ｉｓ?ｃｏｓ（ｃＤｔ?＋?７ｒ／３）??／ｔＷ?＝?／ｔ?ｃｏｓ（＾?－?Ｉｎ／？＞）?／ｓＷ?＝?Ｉ％?ｃｏｓ（ｃｏｔ?－?７ｒ／３）??其中，／ｔ、／ｓ分別為轉(zhuǎn)矩電流幅值和懸浮電流幅值。??２．４六相單繞組無(wú)軸承永磁同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型??２．４．１基于改進(jìn)繞組函數(shù)法求解電機(jī)電感??無(wú)軸承電機(jī)轉(zhuǎn)子擁有一定運(yùn)動(dòng)范圍，設(shè)發(fā)生偏心時(shí)轉(zhuǎn)子位置如圖２－４所??示，此時(shí)其電感與普通電機(jī)也不盡相同。為了使其數(shù)學(xué)模型更精確，對(duì)電感??矩陣的分析計(jì)算必不可少。??１


本文編號(hào)：3477228