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      《江苏大学》 2019年
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      无轴承磁通切换永磁电机及其控制系统研究

      赵琛胤  
      【摘要】:磁通切换永磁电机作为一种性能优良的定子永磁型电机解决了普通转子永磁型电机机械一体性差、散热冷却能力低、永磁体易退磁等问题。同时,它的永磁体位于定子上,转子为一个简单的凸极结构,这对调节永磁气隙磁场提供了极大便利,在强大的聚磁效应的作用下,可以使相同体积大小的电机具有更高的转矩输出能力。另一方面,无轴承电机具有无磨损、免维护、免润滑、寿命长等特点,在一些特殊的超洁净医疗卫生、高精度、密封泵等领域具有广阔的应用前景,得到了国内外学者的广泛重视。本文将无轴承电机技术与磁通切换永磁电机基本理论融为一体,提出一种无轴承磁通切换永磁电机(Bearingless Flux-Switching Permanent Magnet Motor,简称BFSPMM),并围绕其结构设计、运行机理、电磁性能分析、数学模型、控制方法、数字控制系统等方面进行研究,设计了新型BFSPMM基本结构,研究了径向悬浮力的产生原理,分析了转矩与径向悬浮力相关性能,建立转矩与径向悬浮力的数学模型,提出了自适应非奇异终端滑模控制方法,设计并构建了BFSPMM数字控制系统,进行了实验研究。论文主要工作及取得成果如下:(1)由于BFSPMM磁场分布较为复杂,针对容易出现的转矩与径向悬浮力之间的耦合、径向悬浮力方向难以精准控制、单位体积永磁体功率表现低等问题提出一种新型的BFSPMM。在介绍了电机基本结构的基础上,对电机功率尺寸方程、定转子极对数配比、永磁体结构、基本结构参数、绕组结构及参数进行了设计。其中,对于永磁体结构的选取采用有限元法进行分析,通过对比两种永磁体结构下电机主要电磁性能差异以及单位体积下的永磁体功率表现差异而最终确定了电机的结构。最后,对BFSPMM的转矩与径向悬浮力的产生原理进行了详细分析。(2)采用有限元分析法对BFSPMM的磁场分布、空载永磁磁链、空载反电动势、定位力矩、电感、转矩和径向悬浮力等基本电磁性能进行研究与分析,证明了提出的电机基本结构的合理性,验证了转矩与径向悬浮力的产生原理的正确性与有效性。(3)针对BFSPMM易出现的径向悬浮力方向难以控制以及转矩与径向悬浮力耦合严重等问题,对其径向悬浮力的可控性和转矩与悬浮力之间解耦性进行了深入分析。由于该电机悬浮力绕组的特殊设计,可实现任意方向和大小的径向悬浮力控制,具有可靠的径向悬浮力可控性。通过有限元分析,详细分析了转矩与径向悬浮力的耦合情况,证明该电机具有良好的解耦性能。(4)对于BFSPMM转矩子系统数学模型而言,建立了电压方程、磁链方程、转矩方程和机械运动方程。而径向悬浮力数学模型则通过结合麦克斯韦张量法实现,建立了电机转矩绕组磁动势模型、悬浮力绕组磁动势模型、永磁体的气隙磁动势模型和气隙磁导模型,推导了径向悬浮力数学模型,最终通过有限元计算结果与模型计算结果对比分析证明了数学模型的正确性与有效性。(5)基于普通的定子磁场定向控制,提出了一种对数学模型依赖性低、抗干扰能力更强且系统动态响应速度更快的自适应非奇异终端滑模控制,它可使整个系统具有较小的超调和稳态静差、更强的鲁棒性,并可使系统在预定时间内收敛,并通过仿真计算结果验证滑模控制方法的可行性。(6)完成了BFSPMM实验样机的加工,构建了基于TMS320F28335的电机数字控制系统。为了验证该控制系统的有效性与正确性,采用SVPWM技术实现电机定子磁场定向控制,对BFSPMM进行了起动、悬浮、调速和干扰实验,实验结果证明BFSPMM数字控制系统能够实现电机的稳定悬浮运行,具有良好的动、静态特性,为其在超洁净医疗卫生、密封泵等相关领域的应用提供了实验基础。
      【学位授予单位】:江苏大学
      【学位级别】:博士
      【学位授予年份】:2019
      【分类号】:TM351

      【参考文献】
      中国期刊全文数据库 前10条
      1 丁强;邓智泉;王晓琳;;无轴承交替极永磁电机集中式悬浮绕组结构及其优化设计方法[J];电工技术学报;2015年18期
      2 詹立新;周凯;;无轴承异步电机动不平衡振动补偿控制[J];电工技术学报;2014年11期
      3 方一鸣;李智;吴洋羊;于晓;;基于终端滑模负载观测器的永磁同步电机位置系统反步控制[J];电机与控制学报;2014年09期
      4 许波;朱熀秋;;自适应非奇异终端滑模控制及其在BPMSM中的应用[J];控制与决策;2014年05期
      5 朱熀秋;鞠金涛;;三极磁轴承及其关键技术发展综述[J];中国电机工程学报;2014年09期
      6 李炳楠;黄进;康敏;孔武斌;;2-4型和4-2型多相永磁无轴承电机电感与悬浮力的对比分析[J];中国电机工程学报;2013年33期
      7 赵丽丹;邓智泉;曹鑫;冯绍兵;;12/8极单绕组无轴承开关磁阻电机绕组开路故障有限元分析[J];电工技术学报;2013年07期
      8 王喜莲;葛宝明;王旭东;;一种无轴承开关磁阻电机悬浮性能分析[J];电机与控制学报;2013年01期
      9 程帅;姜海博;黄进;康敏;;基于滑模观测器的单绕组多相无轴承电机无位置传感器控制[J];电工技术学报;2012年07期
      10 卜文绍;乔岩珂;祖从林;黄声华;;三相无轴承异步电机的磁场定向控制[J];电机与控制学报;2012年07期
      【共引文献】
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      1 方奇超;黎英;;电流主通路数对磁悬浮电机悬浮力的影响[J];微电机;2015年12期
      2 袁野;孙玉坤;黄永红;杨凯;;用于飞轮储能的单绕组磁悬浮飞轮电机径向力补偿方法[J];电工技术学报;2015年14期
      3 武亚恒;樊启高;惠晶;孙璧文;;基于改进型滑模观测器的无位置BLDCM控制[J];江南大学学报(自然科学版);2015年03期
      4 方超;贾红云;袁安富;顾冬霞;;新型无轴承磁通切换永磁电机有限元分析[J];微特电机;2015年05期
      5 罗金盛;;开关磁阻电机高性能闭环调速系统仿真[J];计算机仿真;2015年05期
      6 王文;郑恩让;;基于干扰观测器的专家积分Terminal滑模SPMSM控制[J];微特电机;2015年04期
      7 朱瑛;程明;花为;张邦富;王伟;;基于滑模变结构模型参考自适应的电气无级变速器无传感器控制[J];电工技术学报;2015年02期
      8 黄家才;张玎橙;施昕昕;;基于复合积分滑模的永磁同步电机硬件在环位置控制[J];电机与控制学报;2014年12期
      9 杨艳;刘泽远;邓智泉;;一种新型无轴承开关磁阻电动机性能分析[J];微特电机;2014年11期
      10 卜文绍;祖从林;路春晓;;考虑电流动态的无轴承异步电机解耦控制策略[J];控制理论与应用;2014年11期
      【二级参考文献】
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      1 周晓燕;李琛;仇志坚;章跃进;;基于摄动法的交替极永磁电机偏心磁场解析计算[J];电工技术学报;2013年09期
      2 孙晓东;陈龙;杨泽斌;朱熀秋;左文全;施凯;;考虑偏心及绕组耦合的无轴承永磁同步电机建模[J];电工技术学报;2013年03期
      3 陈雷刚;朱熀秋;;无轴承无刷直流电机径向悬浮力精确数学模型[J];中国电机工程学报;2012年36期
      4 李琛;章跃进;仇志坚;;无轴承交替极永磁电机空载气隙磁场全局解析模型[J];电工技术学报;2012年11期
      5 朱熀秋;黄振跃;阮颖;张维煜;杨益飞;;交流主动磁轴承电主轴线性二次型最优控制[J];电机与控制学报;2012年10期
      6 张维煜;朱熀秋;;涡流效应对磁轴承参数设计的影响及优化设计[J];电机与控制学报;2012年09期
      7 任新宇;王晓琳;;H桥驱动下的单绕组无轴承薄片电机功率系统故障分析及容错控制[J];中国电机工程学报;2012年15期
      8 卜文绍;袁澜;肖隽亚;刘文胜;;无轴承异步电机的感应补偿控制研究[J];电气传动;2012年03期
      9 许波;朱熀秋;姬伟;潘伟;孙晓东;;改进型平方根无迹卡尔曼曼滤滤波及其在无轴承永磁同步电机无速度传感器运行中的应应用用[J];控制理论与应用;2012年01期
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      3 冯光旭;;轴转向永磁电机及其研究发展分析[J];中国标准化;2018年22期
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      5 张颖博;;高速永磁电机特点与设计方法的探究[J];内燃机与配件;2019年11期
      6 ;2018年永磁电机概况及趋势分析[J];电器工业;2019年06期
      7 白刚;;现代永磁电机技术的应用分析[J];山东工业技术;2018年14期
      8 高志远;杨斌;黄永程;王凌浩;;基于永磁电机的振动检测分析研究[J];装备制造技术;2018年06期
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      5 曹志彤;陈宏平;何国光;俞德芳;;新型直线驱动与永磁电机设计[A];直线电机与自动化——2002年全国直线电机学术年会论文集[C];2002年
      6 张小雷;徐龙祥;;片状无轴承永磁电机的优化设计[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(下)[C];2005年
      7 柳长江;杨德望;;高速直流无槽永磁电机的研制[A];第八届全国永磁电机学术交流会论文集[C];2007年
      8 邵广军;赵清;安忠良;;永磁电机转子强度接触有限元分析[A];第八届全国永磁电机学术交流会论文集[C];2007年
      9 于惠一;;航空永磁电机稀土磁钢的粘接[A];第四次全国环氧树脂应用技术学术交流会论文集[C];1991年
      10 张东;施进浩;江建中;;C型横向磁场永磁电机的设计研究[A];第十届中国小电机技术研讨会论文集[C];2005年
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      1 江宁宁;温岭发布实施全国首个泵用永磁电机团体标准[N];中国市场监管报;2019年
      2 本报特约撰稿 王群;永磁电机为何颇受关注?[N];中国国防报;2017年
      3 本报记者 矫阳;悬挂单轨车是怎么“跑”的[N];科技日报;2017年
      4 中国经济导报记者 郭丁源;让永磁电机助力新能源汽车领跑全球市场[N];中国经济导报;2015年
      5 ;田树槐会见沈阳永磁电机制造有限公司负责人[N];本溪日报;2016年
      6 申军平;永济电机将出口大型永磁电机[N];中国冶金报;2008年
      7 记者 王志田;高效钕铁永磁电机通过验收[N];中国石油报;2006年
      8 伍少安;牵住科技创新这个牛鼻子[N];贵州日报;2019年
      9 记者 齐作权 通讯员 申军平;国内永磁电机工程技术研究室落户永济[N];山西日报;2006年
      10 冯飞;广西将开发大功率永磁电机[N];中国经济时报;2007年
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      2 郭保成;高速盘式永磁电机的设计及多物理场分析[D];东南大学;2017年
      3 徐磊;双定子直线旋转永磁电机的设计、分析与控制[D];东南大学;2017年
      4 吴磊磊;三相表贴式磁场调制永磁电机的研究[D];华中科技大学;2018年
      5 朱高嘉;有限公式耦合方法及在永磁电机冷却系统分析中的应用[D];沈阳工业大学;2017年
      6 师蔚;高密度永磁电机永磁体防退磁技术的研究[D];上海大学;2013年
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      1 路文开;某高速永磁电机多物理场耦合分析与优化[D];贵州大学;2019年
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