具有被动磁力轴承的无刷直流电机及其控制技术研究

摘要

本文的研究目的就是对以被动磁轴承为主体的轴承电机系统的悬浮及控制进行研究.本文的研究工作是针对一种被动磁力轴承电机系统的设计及其控制而展开的.首先利用有限元方法分析了永磁轴承的力学特性,对其稳定性进行了研究,提出了一种径向稳定的磁轴承结构;然后针对其轴向自由度的约束问题研究了永磁无刷直流电机的特性,利用无刷直流电机因轴向偏移引起的轴向磁拉力作为被动磁轴承轴向力的补偿,以实现轴承电机系统的悬浮;最后设计了以无刷直流电机专用控制芯片ML4425为核心的轴承电机控制系统,通过对设计研制的样机进行试验验证了所研究的被动磁轴承电机结构能够实现转子的静态和动态悬浮,达到期望的性能指标.

目录

文摘

英文文摘

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1绪论

1.1研究背景与意义

1.2磁悬浮电机的研究概述

1.3永磁磁轴承研究发展及现状

1.3.1磁力轴承的发展

1.3.2永磁轴承的研究现状

1.4本课题的主要内容

2被动磁力轴承力学特性分析

2.1引言

2.2永磁轴承材料与结构

2.2.1永磁材料

2.2.2永磁轴承的基本磁路结构

2.3永磁轴承稳定性分析

2.3.1 Earnshaw定理

2.3.2轴承磁力与刚度

2.4永磁轴承力学特性分析

2.4.1永磁轴承特性的解析分析

2.4.2轴承特性的有限元分析

2.5本章小结

3无刷直流电机特性分析及轴承电机系统设计

3.1引言

3.2永磁轴承的结构设计

3.3无刷直流电机的设计

3.3.1径向磁拉力的产生和计算

3.3.2轴向磁拉力的产生和计算

3.4轴承电机系统的设计

3.5其他被动磁轴承电机结构

3.6本章小结

4被动磁轴承电机的控制系统设计研究

4.1引言

4.2无刷直流电机工作原理及控制方法简介

4.2.1无刷直流电机基本组成环节

4.2.2无刷直流电机工作原理

4.2.3无刷直流电机控制方法概述

4.3 ML4425简介

4.4系统的设计

4.4.1系统的构成及工作原理

4.4.2几个关键参数的选择

4.4.3系统运行特性

4.5样机试验及结果分析

4.6本章小结

5结论

参考文献

在学研究成果

致 谢