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薄片式无轴承永磁电机的研究

姚凯  
【摘要】:本文研究了一种新型的无轴承电机——薄片式无轴承永磁电机,只须控制转子的旋转以及两个径向自由度,其他三个自由度由于薄片结构是被动稳定的。 分析了这种薄片式无轴承永磁电机基本结构和工作原理,研究了电机内磁场分布,讨论了保证旋转和悬浮独立控制的电机最小极对数,推导了转矩和转子偏心情况下径向力的计算公式,理论研究表明这种结构的无轴承电机径向力和转矩是相互解耦的。在此基础上设计了电机机械结构和绕组,包括电机转子永磁贴片的形状分析、转矩绕组和悬浮绕组的具体绕制方法等。针对径向力的控制要求研制了双向电流型线性功率放大器和 PID 控制器。设计、制造了外转子式的无轴承永磁电机试验台,其中转子位移由涡流传感器检测。在无轴承永磁电机试验台上进行了实验研究,结果表明:功率放大器基本无纹波,输出对输入跟踪性能良好。转子径向位置单自由度稳定悬浮。


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