基于机械/电气坐标系变换的无轴承永磁同步电机建模

无轴承永磁同步电机具有两套定子绕组, 即转矩绕组与悬浮力绕组. 通过分析这两套绕组之间的磁链交链情况, 提出机械/电气坐标系变换方法, 基于该方法推导出无轴承永磁同步电机转矩绕组与悬浮力绕组的磁链方程与电压方程. 在分析无轴承永磁同步电机内各部分洛仑兹力作用的基础上, 给出无轴承永磁同步电机电磁转矩方程. 在分析无轴承永磁同步电机各部分径向力数学表达形式的基础上, 得出无轴承永磁同步电机径向悬浮力方程的完整形式. 最后给出了实验系统控制框图和部分结果. 该数学模型为无轴承永磁同步电机的仿真研究、实验波形分析及结构设计提供了理论依据.     

基于磁链等效虚拟绕组电流分析方法的无轴承电机径向悬浮力控制

无轴承电机具有两套互相耦合的定子绕组, 即转矩绕组和悬浮力绕组, 对其进行解耦控制是保证无轴承电机悬浮运行的难点和关键. 以磁链等效虚拟绕组电流概念为核心, 提出一种简捷、可靠、准确的分析方法. 采用该分析方法, 证明了无轴承电机悬浮运行条件: P_B = P_M ± 1; 得出电机旋转条件下, 在转子整个圆周内产生单一方向的稳定的径向悬浮力必须满足的条件——悬浮力绕组与转矩绕组相序相同、电流频率相等. 在此基础上, 给出实现无轴承电机悬浮运行的控制策略, 并对表面贴装式无轴承永磁同步电机样机进行了实验研究. 实验结果表明: 基于该分析方法, 对无轴承永磁同步电机径向悬浮力的理论分析与实验结果相吻合, 并能得到稳定的、可靠的径向悬浮力, 从而证明了该控制策略的正确性与可行性.