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1、磁悬浮开关磁阻电动机研究吴建兵孙玉坤吉敬华中图分类号:TM352文献标识码:A文章编号:10016848(2007)07007907磁悬浮开关磁阻电动机研究吴建兵,孙玉坤,吉敬华(江苏大学电气信息工程学院,镇江212013)摘要:磁悬浮开关磁阻电机是高速电机领域的一个研究热点。分析了磁悬浮开关磁阻电机的基本原理,对电机数学模型的发展进行了详细的论述,在考虑和不考虑转子偏心的情况下对磁悬浮开关磁阻电机的磁场作了有限元分析和计算。有限元分析结果验证了电机数学模型的有效性。还介绍了磁
2、悬浮开关磁阻电机空载和负载的实验情况,针对磁悬浮电机的非线性、多变量、强耦合的特点引进了一些先进的解耦控制算法。仿真结果验证了各控制算法的可行性。关键词:开关磁阻电动机;磁悬浮;数学模型;有限元分析;解耦控制ResearchonBearinglessSwitchedReluctanceMotorsWUJianbing,SUNYukun,JIJinghua(JiangsuUniversity,Zhenjiang212013,China)ABSTRACT:Bearinglessswitchedreluctance
3、motors(BSRM)obtaingreatattentioninthedomainofhighspeedmotor.ThispaperpointsoutthesignificanceoftheresearchandanalyzesthemainprincipleofBSRM.ThedevelopmentofBSRMsmathematicmodelisdescribedindetai.lForBSRMs'magneticfield,thefiniteelementanalysis(FEA)isdonecons
4、ideringtherotordisplacementornotandtheFEAresultsprovethevalidityofBSRMsmathematicmode.lThepaperintroducesthefactualBSRMexperimentundernoloadandfullload.Forthenonlinear,multivariableandseverelycoupledBSRMsystem,someadvanceddecouplingcontrolalgorithmsareused.T
5、hesimulationresultsshowthefeasibilityofthesecontrolalgorithms.KEYWORDS:Switchedreluctancemotor;Bearingless;Mathematicmode;lFiniteelementanalysis;Decouplingcontrol悬浮力绕组,打破原气隙磁场的平衡,产生作用0引言在转子上的悬浮力来实现转子的稳定悬浮,避免开关磁阻电机由于结构简单、转子无绕组、了轴承的机械摩损,并且不占用额外的轴向空间,容错性强等优点决定
6、了它可以实现超高速运行,同时具备旋转和悬浮功能。将磁轴承绕组和电机而机械轴承的磨损严重制约着开关磁阻电机的转定子绕组有规律地绕在一起,利用电力电子技术速。用磁轴承代替机械轴承,避免了机械磨损,和计算机技术使电机同时具备驱动和自悬浮能力。但电机的轴向长度变长,电机的临界转速受到限这是高速电机研究领域的重大突破。这个概念最[1]制;另一方面,磁轴承结构复杂、成本高,而利初由RBosch于80年代末提出,在瑞士的用磁悬浮电机技术可使磁悬浮开关磁阻电机既具JBichsel实现了永磁同步电机的磁悬浮技术之[2]有开关磁阻
7、电机的优点,又具备磁轴承的特点。后,磁悬浮电机技术的研究引起了重视。国外磁悬浮开关磁阻电机利用电机定子与轴承机械结主要有瑞士联邦工学院、东京理工大学、东京工构的相似性,在原有的电机定子绕组上附加一套学院等研究机构在磁悬浮领域有深入研究,且有[19]部分科研成果已转化为商品。国内南京航空航收稿日期:20070117天大学、西安交通大学、江苏理工大学、浙江大基金项目:国家自然科学基金项目(60174052)学、沈阳工业大学等高校也正致力于磁悬浮电机79微电机2007年第40卷第7期(总第163期)[10
8、25]方面的研究。国际电工学科通常将磁悬浮电旋转转矩的产生和开关磁阻电机转子运行原机归属于电磁轴承类技术。目前有两个关于电磁理一样,按照一定的顺序给各相主绕组通以电流,轴承技术的国际会议定期召开。其一为两年一次由于凸极效应,产生切向磁拉力从而形成磁阻的国际磁悬浮轴承会议!(InternationalSymposium转矩。[26]onMagneticB
