无轴承电机的结构设计

无轴承电机是根据磁轴承和电机产生电磁力原理的相似性,在电机的定子上安装绕组,此绕组在磁轴承中产生径向力,以解耦的方式达到对电机转矩和径向悬浮力独立控制的目的。介绍了无轴承电机发展背景、国内外现状、基本结构、论述了无轴承电机的应用领域及应用前景。无轴承电机具有磁悬浮磁轴承的所有长处,拥有结构紧凑、高传动效率、长寿命运行等优点,无菌、无污染以及有毒有害液体或气体的传输是无轴承电机典型应用场合,无轴承电机还能消除轴承带来的故障并且减少安全隐患。     

交替极无轴承永磁电机的悬浮力脉动分析

Cosequent-Pole无轴承永磁电机的悬浮力与转子转角本质上是无关的，其控制系统因此得以简化，但考虑到谐波因素时，其引起的悬浮力脉动对于系统的悬浮性能产生了不利影响。该文推导了计及谐波的悬浮力统一公式，并以有限元分析对其进行了验证，指出了不同极对数时，产生的悬浮力脉动的情况及原因，并提出了抑制悬浮力脉动的方法，为交替极无轴承永磁电机的设计和优化提供了理论指导。     

无轴承永磁薄片电机磁悬浮机理研究

无轴承薄片电机采用无轴承技术实现径向两自由度的悬浮，同时利用磁阻力实现除径向和转子转动自由度外的另外三个自由度悬浮。文章介绍了无轴承永磁薄片电机的基本悬浮原理，利用等效磁路模型推导出径向悬浮力解析表达式并以有限元仿真对其作了验证，并介绍了在此基础上的控制方法。     

新型交替极无轴承永磁电机的原理与实现

传统永磁型无轴承电机悬浮力和转矩控制存在耦合，该文对一种新型交替极转子结构的无轴承永磁电机的磁悬浮原理进行了深入分析和数学建模，指出该类型电机所具有的独特的悬浮控制和转矩控制解耦的特点，并构建了无轴承交替极永磁电机的实时控制系统。实验结果表明实现了该新型无轴承永磁电机的动、静态稳定悬浮，验证了悬浮与转矩控制解耦的特性。     

短路容错控制在多相无轴承永磁同步电机中的可行性分析

容错性作为多相无轴承永磁电机关键技术之一,其控制系统的可行性对提高整个电机的安全性和鲁棒性具有重要意义。本文对多相无轴承永磁电机短路故障下的控制模型及其短路电流表达式进行了推导。在此基础上,提出以某特定矩阵的三阶非零子式或其行秩作为短路容错控制的可行性判别依据。并以一台六相无轴承永磁电机为例,对其中任意一相、两相和三相绕组发生短路故障时的容错控制可行性进行了系统分析和归纳,且给出了该电机的短路容错控制系统框图。文中还利用有限元仿真对短路故障下的电机运行状态作了详细分析,并在一套原理样机平台上进行了实验验证。     

无轴承电动机简介

1　概述十多年前 ,世界上主要工业发达国家竞相开始了一项新的研究开发———无轴承电动机。迄今 ,有关无轴承电动机的结构及控制方式 ,已发表了大量研究论文及成果报告。特别在近年来 ,旨在实用化的开发、研究 ,已引起广泛关注 ,标志着无轴承电动机的实用阶段即将到来。无轴承电动机 ,是在磁悬浮轴承原理基础上 ,研制开发出来的。磁悬浮轴承是利用磁引力 ,以非接触的方式支撑旋转体 ,因此 ,不会产生摩擦及摩擦损耗现象。除此之外 ,润滑油、润滑装置及相关的维护、保养工作 ,当然也不需要了。但是 ,磁悬浮轴承本身也存在着缺陷 ,即磁悬浮轴…     

无轴承开关磁阻电机控制策略综述

无轴承开关磁阻电机结合了磁轴承与开关磁阻电机的双重优点,在航空、高速等领域具有非常广阔的发展前景。该文简要地介绍了无轴承开关磁阻电机的工作原理及其数学模型,总结了近年来无轴承开关磁阻电机在控制策略方面的研究成果,并对主要控制策略的优缺点进行了分析和比较。最后指出了无轴承开关磁阻电机未来的研究和发展方向。     

永磁型无轴承电机控制系统研究

永磁型无轴承电机(Permanent Magnet Type Beadngless Motor,简称PMTBM)是一种集旋转与悬浮于一体的磁悬浮永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,简称PMSM).为了实现其悬浮控制,设计和实现了基于LF2407A的矢量控制系统;阐述了系统的工作原理及其硬件组成和软件系统.通过对整个PMTBM控制系统的实验调试,实现了转子良好的动、静态悬浮运行,验证了设计方法的可行性.     

无轴承电机悬浮控制系统的设计

无轴承电机是利用磁悬浮轴承和交流电机结构的相似性,将产生磁悬浮力的磁悬浮轴承绕组置入电机定子,省去了专门的磁悬浮轴承。通过对转矩绕组和悬浮力绕组的解耦控制,使电机的转子同时具有产生转矩和自悬浮的功能。无轴承电机能够实现高速、无摩擦等优良性能,是当前研究的热点之一,无轴承电机悬浮控制系统设计是该研究的关键。介绍了无轴承电机悬浮控制的基本原理,设计出了基于转矩绕组转子磁场定向的悬浮控制系统。     

一种新型混合转子结构无轴承电动机磁悬浮力的矢量控制

无轴承电机具有无机械磨损和噪声等优点，其转子旋转和悬浮的电磁转矩和磁悬浮力皆由电机本身产生。在对不同转子结构转矩和磁悬浮力进行有限元对比分析的基础上，该文提出了一种兼有永磁式和感应式转子共同优点的新型混合转子结构。该电机不仅能产生大的电磁转矩和磁悬浮力，而且提供了通过电流矢量定向实现悬浮力解耦控制的途径。基于数字信号处理器DSP(TMS320C32)和复杂可编程逻辑芯片CPLD(Xilinx)，构建了混合转子无轴承电机的控制系统，实现了悬浮力矢量控制策略。试验结果表明该文所提出的新型无轴承电机的设计与控制策略是可行的。     

无轴承薄片电机磁体形状优化设计及系统实现

无轴承永磁薄片电机引起了工业界的关注。这种电机集电机与磁轴承于一体，并利用被动磁悬浮与主动磁悬浮相结合的方法简化了结构、降低了成本。因其独特的结构，无轴承永磁薄片电机的径向悬浮性能对其各自由度悬浮性能有较大的影响，同时其集成度高，对损耗有较严格的要求。该文从这2个方面出发提出了一种基于有限元分析的表贴式永磁无轴承薄片电机永磁体形状的优化设计方法。仿真与实验证明，永磁体经优化设计后，其转子磁场谐波含量非常小，损耗小，悬浮力脉动小，易于获得良好的悬浮性能。     

无轴承永磁同步电机无速度传感器控制系统

基于无轴承永磁同步电机的矢量控制系统,提出了采用扩展卡尔曼滤波器实现无速度传感器运行的控制策略。通过测量电机的端电压和流过定子线圈的电流在线估计电机转子的速度,实现具有较强自适应和抗干扰能力的无轴承永磁同步电机无传感器调速系统。建立了无轴承永磁同步电机状态方程及扩展卡尔曼滤波器速度估计离散算法。在MATLAB/Simulink环境下构建了无速度传感器运行仿真系统,对速度的辨识、电机的动态特性进行了仿真。仿真结果表明:扩展卡尔曼滤波器的速度辨识精度较高,具有良好的鲁棒性,基本满足无轴承电机无传感运行的要求。     

高速无轴承永磁电机设计与分析

高速电机具有高功率密度、能够减小设备体积与重量,可以直接驱动负载、提高传动效率,在航空航天、新能源、精密制造等领域具有广阔的应用前景。将无轴承永磁电机应用于高速驱动系统,在推导无轴承永磁电机数学模型基础上,提出了高速无轴承永磁电机设计方法。通过对一台额定功率2 300 W、额定转速8 000 r/min、调速范围0~60 000 r/min的高速无轴承永磁电机进行电磁和机械一体化设计,并采用有限元法对样机的电磁性能和动力学性能进行优化。仿真试验结果验证了所采用的设计方法的正确性。     

3对极无轴承交替极薄片电机的理论与实现

无轴承交替极永磁电机因其悬浮与旋转本质上完全解耦,其控制系统得以极大简化,但其前提条件是电机极对数必须34。极对数过大限制了其应用范围,特别是在高速场合。为减少极对数,该文研究了一种3对极无轴承交替极永磁电机。通过磁路分析发现,3对极电机中存在一固有的悬浮力脉动,且该悬浮力脉动无法完全消除。分析该脉动的数学模型发现,通过适当增加永磁体厚度、减小气隙的方法,可以将悬浮力脉动控制在可接受的范围内,采用有限元仿真对该结论进行了验证。通过实验,实现了3对极原理样机的稳定悬浮,证明了3对极无轴承交替极永磁电机的可行性。     

单绕组无轴承永磁薄片电机短路容错运行

针对无轴承永磁薄片电机因相绕组出现短路故障,导致电机无法正常工作的问题,以六相单绕组无轴承永磁薄片电机为例,具体分析了相绕组出现短路故障时的短路电流,并提出基于定子电流重构原则的短路故障容错控制方法。该方法通过对非故障相定子电流加入悬浮力与转矩补偿,满足了电机稳定运行所需的悬浮力与转矩,并给出了各相绕组出现短路故障时的非故障相定子电流数学模型。在此基础上,通过对理论短路电流与仿真短路电流的对比分析以及短路故障状态下的悬浮力、转矩脉动的分析,验证了理论分析以及定子电流数学模型的正确性。最后,以齿1相绕组端部短路为例,通过实验验证了所提容错控制策略的正确性。     

基于BP神经网络左逆的无轴承永磁薄片电机无速度传感器控制研究

在无轴承永磁薄片电机的稳定运行中,实时精确地检测转子速度起着关键性的作用,一般的是使用相关的传感器检测转子速度,但是传统的速度传感器增大了电机的体积、提高了系统的成本,降低了电机在高速运行情况下的可靠性。因此本文提出一种基于神经网络左逆的速度检测方法。基于神经网络原理和左逆原理,设计出速度观测器实现对转速的观测。构建出无轴承永磁薄片电机无速度传感器控制系统,对所提出的速度检测方法进行了仿真和实验研究。结果表明,该方法可以快速准确地识别转速大小,实现无速度传感器下电机的稳定悬浮运行。     

磁悬浮无轴承异步电动机仿真

阐述了磁悬浮无轴承电机的基本状况，分析了磁悬浮无轴承异步电动机悬浮力产生的机理，按照气隙磁场定向控制设计了控制系统，将磁悬浮无轴承异步电动机等效成两台普通电机一转矩电机和悬浮力电机，建立了仿真分析模型，并进行了整个电机系统的仿真。