無軸承永磁薄片電機本體及控制系統的優(yōu)化設計.pdf

1、無軸承永磁薄片電機是一種可實現五自由度全懸浮的新型電機，它利用無軸承技術實現徑向主動懸浮，同時依靠磁阻力實現其它自由度的被動懸浮。該電機除具有其它無軸承電機的無磨損、壽命長等特點外，還有結構簡單、密封性好等優(yōu)點，在生、化、醫(yī)、機電等超潔凈驅動領域具有獨特的應用優(yōu)勢。 本文針對無軸承永磁薄片電機的轉子中心位置無法精確定位的問題，從理論上推導了轉子偏心情況下徑向懸浮力和電磁轉矩的數學模型，為控制系統算法的改進提供了理論依據，基于有限

2、元分析軟件ANSYS的2D電磁場仿真結果驗證了該模型的正確性。 電機本體方面，從傳統的表面凸出式永磁體磁勢諧波含量較高的局限性出發(fā)，優(yōu)化設計了徑向、平行充磁的永磁體形狀，優(yōu)化后的永磁體磁勢諧波含量減小，磁密分布更接近正弦波。有限元仿真與實驗結果均表明該優(yōu)化方法的可行性，并可推廣到磁勢為矩形、梯形等形狀的永磁體，對其設計具有借鑒意義。本文還分析了電機軸向長度、轉子半徑對被動懸浮性能的影響，3D電磁場仿真結果為電機設計和被動懸浮性能