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. . . .毕业设计报告（论文）课题名称无轴承电机的结构设计专业机电学生学号指导教师王起讫日期2011年5月--2011年11月设计地点摘要为了减小磁轴承电机的轴向长度、提高临界转速、缩小系统体积和提高系统的可靠性，实现磁轴承的集成化、小型化，本文针对无轴承电机的一种新型的永磁偏置径向轴向磁轴承进行了初步的研究。
在我们日常生活中精密数控机床、涡轮分子泵、小型发电机或高速飞轮储能等装备中需要用大功率的高速超高速电动机（以下简称为电机）来驱动。
我们知道，电机高速运转对机械轴承振动冲击大，机械轴承磨损快，大幅度缩短了轴承和电机使用寿命，为此用机械轴承来支承高速电机严重制约着电机向更高速度和更大功率方向发展。
近 20 多年来发展起来的磁轴承（ Magnetic Bearing ) ，是利用磁场力将转子悬浮于空间，实现转子和定子之间没有机械接触的一种新型高性能轴承。
经过这次毕业设计，我的收获不小。
由于本次设计的无轴承电机是较先进的机电一体化产品，运用到控制理论、电磁学理论、电子理论、机械设计等许多方面的知识，涉与面很广。
因此，通过一次设计，不仅巩固了本专业的基础知识，并且学到了许多有关电子信息方面的知识，兼培养了自己的综合设计能力。
由于本人水平有限，时间仓促，文中难免有错误和不足之处，敬请老师与同学谅解并予以指正。
目录第一章11.1 无轴承电机的研究意义与现状11、无轴承电机的研究意义12、无轴承电机的研究现状32.1 无轴承电机的发展状况32.2 无轴承电机的关键技术的研究现状32.3 无轴承电机的应用现状4第二章机械结构的设计52.1 引言52.2 无轴承电机的系统设计51、转轴部件主要结构尺寸的设计62、主轴上零件的布置62.3无轴承电机的总体结构设计72.4 无轴承电机主要零部件的结构设计71、无轴承电机磁悬浮轴承总体结构设计82、永磁偏置径向轴向磁轴承的总体结构设计82.5 无轴承电机的主要零件结构设计101、电磁轴承的定子与转子102、传感器支架与其基准环103、缸筒124、转轴13第三章磁悬浮轴承的工作原理143.1 引言143.2 磁轴承的组成151、磁轴承的机械系统152、磁轴承的偏磁回路153、磁轴承的控制回路163.1 控制器163.2 功率放大器163.3 传感器163.3 磁轴承的基本工作原理171、永磁偏置径向轴向磁轴承的基本结构和工作原理18 第四章结论21致21第一章1.1 无轴承电机的研究意义与现状1、无轴承电机的研究意义一些精密数控机床、涡轮分子泵、小型发电机或高速飞轮储能等装备中需要用大功率的高速超高速电动机（以下简称为电机）来驱动。
永磁无刷直流电机及其控制摘要：永磁无刷直流电机有着高效率、长寿命、低噪音和机械性能好的显著优势，在航空航天、汽车、家用电器和军事等领域应用广泛。
随着社会经济和科学技术的高速发展，工业生产技术水平得到了很大提升，永磁无刷直流电机取得了显著的发展成就，与传统永磁有刷直流电机对比而言，现代永磁无刷电机保障各项设备安全稳定运行的能力更强，具有良好的控制性能，有利于提高企业的生产效率。
基于此，本文将概述无刷直流电机的基本结构和工作特点，并探讨永磁无刷直流电机控制技术。
关键词：永磁无刷电机；控制技术；智能控制如今，节能减排已经成为经济与能源可持续发展的必由之路，是我国工业化发展的重要方向和重要目标，永磁无刷直流电机有着低耗能、高效率和应用广的显著优势，是国家大力支持的绿色环保高新技术项目，符合目前机电产品小型化、模块化和智能化的发展要求，具有很广的发展前景。
在材料科学技术高速发展的背景下，高性能半导体元器件不断涌现，导磁材料磁性有了大幅度提高，这是推动电机行业快速发展的重要力量，与此同时，传感器技术的进步，直接增强了角位置传感器的性能、精度和稳定性，大大提高了永磁无刷直流电机的控制精度，所以，探讨永磁无刷直流电机及其控制技术，有利于充分发挥我国是世界上最大稀土储藏国这一优势，对推动高效节能电机系统构建和促进工业生产低碳化具有重要意义。
一、无刷直流电机基本结构与工作特点无刷直流电机取消了电刷，以此来实现无机械接触式换相，而且把永磁磁钢和电枢绕组分别放在了转子侧和定子侧，这样就构成了“倒装式直流电机”结构，要准确地控制电机转速和转向，无刷直流电机需要具备由转子位置传感器与逆变器共同组成的换相装置，其定子结构和普通同步电机或感应电机类似。
针对一般的三相无刷直流电机，Y联结或者△联结是常见的电枢绕组结构，由于需要兼顾投入成本和系统性能，比较常用的则是Y联结和三相对称且无中性点引出的电机方式。
短距分布式、整距分布式和整距集中是无刷直流电机主要的绕组形式，绕组方式在很大程度上决定着电机的反电动势波形，对电机的性能带来很大的影响，通常情况下，整距集中绕组可以获得很好的梯形反电动势波形，而采用短距绕组则会在一定程度上削弱转矩波动。
第28卷 第2期航 空 学 报Vol 128No 12 2007年 3月ACTA A ERONAU TICA ET ASTRONAU TICA SIN ICA Mar. 2007收稿日期:2006201205;修订日期:2006205219基金项目:国家自然科学基金通讯作者:邓智泉E 2mail :dzq @nuaa 1edu 1cn 文章编号:100026893(2007)022*******无轴承永磁同步电机悬浮子系统的L QG /L TR 控制器设计孟令孔,邓智泉,王晓琳,仇志坚(南京航空航天大学303教研室,江苏南京 210016)Design of L QG /LTR Controller for Suspension Subsystemof PM Type B earingless MotorsM EN G Ling 2kong ,D EN G Zhi 2quan ,WAN G Xiao 2lin ,Q IU Zhi 2jian(Faculty 303,Nanjing University of Aeronautics and Astronautics ,Nanjing 210016,China )摘 要:为1台无轴承永磁同步电机设计了单输入单输出L Q G/L TR 控制器,并对有轻载和白噪声干扰时的悬浮性能进行了仿真研究。
结果表明,空载时稳态悬浮精度在60μm 以内,且控制器具有较强的鲁棒性。
为提高稳态悬浮精度,考虑到无轴承永磁同步电机X 和Y 2个自由度间的耦合,为同一台电机设计了双输入双输出的集中控制器。
结果表明,控制精度提高到30μm 以内,悬浮性能优良。
关键词:鲁棒控制;悬浮;L Q G /L TR ;无轴承电机;永磁同步电机中图分类号:V249.122+.4;TM464 文献标识码:AAbstract :A SISO L Q G /L TR controller is designed for a bearingless permanent magnet synchronous motor ,and the suspension performance with light load and white noise disturbance is investigated ,the simulation re 2sults show that the controller is robust and can ensure the displacement within the range of ±60μm when the motor is unloaded.To improve the precision of suspension performance and considering the coupling of X di 2rection and Y direction ,a BIBO controller is designed ,the results show that the BIBO controller can ensure the displacement within the range of ±30μm and the motor with excellent suspension performance.K ey w ords :robust control ;suspension ;L Q G/L TR ;bearingless motor ;permanent magnet synchronous motor 无轴承电机是应电机向超高速、大功率方向发展这一趋势而产生的,无轴承电机就是把产生悬浮力的绕组与普通电机的绕组叠绕在一体,使电机在旋转的同时实现悬浮[1]。
