一种新型无轴承磁通切换电机原理及其实现

由于转子无永磁体、制造成本低,无轴承磁通切换电机在医疗卫生、生化反应等需要一次性抛弃或需要处理高温流体等应用场合具有独特优势。该文在分析了传统无轴承磁通切换电机的工作原理基础上,探究悬浮力与转子转角及气隙之间的关系,结果表明其悬浮力特性畸变严重,控制困难。针对该问题,文中研究了一种转子交错并列式的新型结构,理论分析表明该结构可有效消除悬浮力中大量的偶次谐波及直流分量,从而达到优化悬浮力、简化控制的目的。在此基础上,推导了悬浮力数学模型,并进行了有限元仿真对比分析,研究结果验证了该新型结构对悬浮力优化效果以及控制算法的正确性,且悬浮力与转矩之间具有较好的解耦控制效果。最后,研制了一台样机,对电机转矩相关性能进行了实验验证和分析,成功实现了稳定悬浮。

定子永磁型无轴承薄片电机的机理研究

针对一种12/4结构的同极性定子永磁型无轴承薄片电机,分析了其定转子结构形式和电机运行原理,在不考虑凸极齿的情况下对该电机的悬浮力和转矩表达式进行了含谐波的理论推导,通过公式推导找到了该电机悬浮力和转矩产生耦合的各相关变量的关系式。研究发现当电机极对数P≥3时,该电机的悬浮力控制与转矩控制可以实现相互解耦,并通过仿真分析验证了该电机具有良好的解耦性能,同时也验证了理论推导的正确性。针对悬浮绕组产生的气隙磁密中谐波所引起的悬浮力波动问题,使用了一种“准正弦”绕组代替三相绕组以优化悬浮力波动,而后分析了“准正弦”绕组的绕制方式,最终研究结果表明使用“准正弦”悬浮绕组相比于使用三相绕组时的悬浮力波动降低了40.09%。