无轴承永磁同步电机原理及研究发展趋势

原理等

无轴承永磁同步电机原理及研究发展趋势

朱规秋，等

无轴承永磁同步电机原理及研究发展趋势朱烷秋，周剑，魏劲夫，成秋良(江苏大学电气信息工程学院，江 2 2 1 )镇 10 3

摘

要：无轴承永磁同步电机是采用了无轴承技术的高性能永磁同步电机，同时具备永磁同步电机的

优良特性与磁悬浮轴承的优点。阐述了转矩绕组极对数为 2,悬浮力绕组极对数为 3的无轴承永磁同

步电机悬浮力产生原理，总结了目前国际国内无轴承永磁同步电机在结构方面与控制策略方面的研究成果，为无轴承永磁同步电机结构改进与控制优化提供重要参考。分析了无轴承永磁同步电机研究发展趋势，为无轴承永磁同步电机进一步研究指明方向。 关键词：无轴承电机；永磁同步电机；电机结构；控制策略；发展趋势中图分类号：T 3 1 M3 1 M 4;T 5文献标志码：A 文章编号：10 .88 2 1 )20 7 .6 0 16 4 (0 0 0 .0 70

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Z agqu H U J n HU Hun -i,Z O i,WE i-,C N i— ag a I nf J u HE G Qul n i ( c ol f l tcl n nom t nE g er g i guU i r t, Sh o o e r a a dIfr ai n i e n,J n s nv sy E c i o n i a ei Z ej n 10 3 hn ) h ni g2 2 1,C ia a Abta t er ges emae t a ntsn ho o smo r( MS src:A b ai ls p r n n g e y c rn u t n m o P M) i ahg e omac MS s ihp r r n eP M fa o t e rn l s e h l g d p i b a i ge st c noo y, a d h s t x el n h r ce sis o ng n a he e c le tc a a tr tc fPMS a d t e f aur so g i M n h e t e fma -

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0引言 磁悬浮技术是指借助磁场力将被控对象 (转子 )于非机械接触状态的技术。该技术主要理论置

超高速旋转情况下剧烈的机械磨损。并且无需润滑，无污染，适用于超洁净环境，而且寿命较长， 对于维护困难的场合较为适用，国内外学者已对其做过全面而深入的研究，在能源交通、机械加

基础是电磁场理论、电力电子技术及控制理论， 依托现代电力电子器件及信号处理器件得以实现。 目前，磁悬浮技术主要应用于磁悬浮列车 ( ge- Ma t ni L vt i e i e、磁悬浮轴承 ( g ei B a- c ei t nV hc ) ao l Man t er c

ig与无轴承电机 ( er gesMo r等领域。 n) B ai ls t ) n o

工工业、航空航天及机器人等高速领域获得了实际应用。但在实际运用中，磁悬浮轴承系统存在以下问题：①输出功率难以进一步提高。为了提高电机的输出功率，必须要加大电机的轴向长度和径向长度。但是电机两端磁悬浮轴承本身占有一

磁悬浮轴承是利用磁场力将转子悬浮于空中， 实现转子和定子之问没有任何机械接触的新型高

定的轴向长度，电机轴向尺寸较大而降低了转

子的临界转速，这导致电机功率的提高主要依赖径向尺寸的增加，而转轴径向尺寸受材料机械强度的限制，同时径向尺寸增加势必使磁悬浮轴承体积增加，磁悬浮轴承支承的电机的体积就会增大许多；为了高速时能避开转轴的临界转速 (以免引起转轴的共振 ),只能尽量控制电机本身的轴向长度。②磁悬浮轴承需要一定数量的励磁线圈，

性能轴承， J对磁悬浮轴承的研究已有 10多年的 5历史，磁悬浮轴承无机械摩擦，能够避免在转子

收稿日期：2 0—70 0 90—4修稿日期：2 0—00 0 91—9

基金项目：国家 8 3高技术基金项目 ( 0 7 A 4 2 3) 6 20A 0 Z1

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微电机高性能的功率放大器和造价不菲的位移传感器，由于成本和体积的原因，使得磁悬浮轴承支承的高速电机在大功率和微型应用场合受限制 J。磁悬浮轴承结构和交流电机定子结构具有一定的相似性，如果把磁悬浮轴承中产生悬浮力的绕组和交流电机产生电磁转矩的绕组一起嵌入到

力方向必沿轴，又由于 Y轴左侧的转矩绕组气隙磁场与悬浮力绕组气隙磁场互相减弱而右侧互相

增强，因此产生的麦克斯韦力合力指向轴正半轴方向；右图的磁场分布沿 Y轴左右对称，上下不对称，麦克斯韦力合力方向必沿 Y轴，又由于轴上侧的转矩绕组气隙磁场与悬浮力绕组气隙磁场互相增强而下侧互相减弱，因此产生的麦克斯韦力合力指向 Y轴正半轴方向。

电机定子槽中，使悬浮力绕组产生的磁场和电机

转矩绕组产生的旋转磁场合成

一个整体，采用磁场定向控制策略分别独立控制电机的旋转和转轴的稳定悬浮，这样就可以减小磁悬浮轴承支承高速电机在电机两端的磁轴承所占的轴向空间，这就是无轴承电机的基本思想， …… 此处隐藏：15325字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……