15毕业论文：无轴承电机的结构设计

为了尽量减小漏磁，所以在永磁体与定子叠片的接触面上，永磁体的贴合面要小于等于定子叠片的外圆柱面，以紧贴合于定子叠片外径。

在设计过程中，要注意控制线圈在外壳中的体积约束。

径向控制线圈的截面积要小于定子槽面积。

轴向控制线圈的截面积要综合径向控制线圈截面积和外壳的内腔面积来综合考虑，要使径向线圈和轴向线圈相互间不接触，也要考虑到径向轴向磁路的走向尽可能的减少重叠，还要考虑到外壳的轴向长度尽可能的短，以减少整个磁轴承部分的长度体积。

无轴承电机的系统设计无轴承电机的结构设计与普通轴承电机的设计既有相同，又有不同之处。

普通轴承电机的设计包括转轴的结构布置，轴径估算，跨距和悬伸量的确定，静态和动态特性计算，外壳的结构和尺，然后通过紧配合装配固定在转轴上的，因此，在高速旋转的情况下，转子轴肩处的剪切应力是最集中的地方，必须考虑转子轴肩处材料的剪切强度是否能够达到要求，因此要限制转轴的最小直径。

为了尽量减小漏磁，所以径。

在永磁偏置径向轴向磁轴承中的永磁体是个磁环。

为了满足机械加工要求，考虑到永磁体的外形结构以及材料特性，在设计其尺寸时，需要限制其径向厚度不能小于。

由于转子硅钢片是通过机械加工后料强度的限制。

而在材料力学中，材料的强度和转速之间的关系可表示为，其中表示材料的密度，硅钢片的密度为，表示材料的强度，查阅资料可知，硅钢片的强度为，从而可以确定转子的最大直电机设计而得出，在设计过程中要注意综合考虑以下些情况磁轴承的定转子般是由硅钢片叠加成的，每片硅钢片的厚度取决于磁轴承的几何尺寸，磁轴承的尺寸越小硅钢片越薄。

转子直径只受惯性离心力作用下材械结构的设计引言本课题主要研究的无轴承电机的结构和电机结构有较大的相似之处，只是在普通电机中加入个本文侧重研究的永磁偏置径向轴向磁轴承而已。

接合具体的情况，在实际设计过程中许多尺寸的确定是借鉴和参考置无轴承片状电机已用于人工心脏泵中，初步显示了无轴承电机对国民经济和人民生活质量提高等方面所起的作用，相信无轴承电机的研究成果用于机械工业机器人及航空航天等领域会对国民经济产生巨大的影响。

第二章机地步，但是，其研究的进程是飞速的，国外已纷纷研制出无轴承感应电机无轴承片状电机无轴承同步磁阻电机无轴承永磁同步电机等实验样机。

无轴承感应电机已用于密封泵计算机硬盘驱动装域，特别是无轴承电机比其他同功率的电机及支撑装置，体积小重量轻能耗小，对于提高航空肮天器的工作性能具有重要意义。

无轴承电机作为种新型结构的电动机，发展才经历多年时间，研究水平还远未达到系统完善的可以用于真空技术无菌车间腐蚀性介质或非常纯净介质的传输另方面电机转速可以做得很高功率也可以很大，特别适用于高速或超高速数控机床涡轮分子泵离心泵压缩机飞轮储能装置及小型发电设备等工业领要求的控制器实现无轴承电机的电磁转矩和径向悬浮力控制之间的动态解耦，是无轴承交流电机的研究重要课题之。

无轴承电机的应用现状无轴承电机，方面具有磁悬浮轴承的优点，如无接触无需润滑及无磨损等，阶段的稳定运行，只有实现两者之间的动态解耦才是根本的保证。

另外文献提出的控制方法没有考虑电机参数的变化来设计控制算法，因此，考虑电机参数的非线性变化磁路饱和对电机控制性能的影响，研究满足电机动态性能条件下电机的稳定工作，并依此针对异步电机提出个间接矢量控制方法。

但目前提出的各种方法从解耦角度看，仅仅实现了电机的电磁转矩和径向悬浮力控制之间的静态解耦，还未实现完全的动态解耦，要确保无轴承电机在过渡难。

另种方法分析无轴承异步电机在负载条件下径向悬浮力和电磁转矩耦合的关系，提出了对电机电流的幅值和相角进行补偿来保持旋转磁场的平稳转动和幅值恒定，实现两者之间的解耦，试验表明提出的补偿措施能实现负载具有代表性的方法，种是针对无轴承异步电机和同步电机提出了个近似线性化的基于矢量变换的控制算法来实现电磁转矩和径向悬浮力之间的解耦控制，但这种算法构造比较复杂，需要对多个磁链矢量进行控制，实现比较困力之间解耦控制是无轴承电机的基本要求无轴承电机的控制系统的设计必须考虑因磁饱和和温度变化等因素所引起的电机参数的变化。

设计有效而实用的电机参数变化的控制系统，这也是个难点。

国外在这些方面研究中较控制问题。

无轴承电机控制的困难在于该系统具有复杂的非线性强耦合特性，主要表现在无轴承电机的电磁转矩和径向悬浮力之间存在藕合。

如果不采取有效地解耦措施，无轴承电机不可能稳定运行，因此电磁转矩和径向悬浮和样机实验阶段，离实用化还有定的距离，但就研究初期成果所体现出来的优越性足以确信其潜在的使用价值。

无轴承电机的控制系统是其核心关键技术，决定无轴承电机能否稳定可靠工作，目前制约其实用化的重要原因是控和样机实验阶段，离实用化还有定的距离，但就研究初期成果所体现出来的优越性足以确信其潜在的使用价值。

无轴承电机的控制系统是其核心关键技术，决定无轴承电机能否稳定可靠工作，目前制约其实用化的重要原因是控制问题。

无轴承电机控制的困难在于该系统具有复杂的非线性强耦合特性，主要表现在无轴承电机的电磁转矩和径向悬浮力之间存在藕合。

如果不采取有效地解耦措施，无轴承电机不可能稳定运行，因此电磁转矩和径向悬浮力之间解耦控制是无轴承电机的基本要求无轴承电机的控制系统的设计必须考虑因磁饱和和温度变化等因素所引起的电机参数的变化。

设计有效而实用的电机参数变化的控制系统，这也是个难点。

国外在这些方面研究中较具有代表性的方法，种是针对无轴承异步电机和同步电机提出了个近似线性化的基于矢量变换的控制算法来实现电磁转矩和径向悬浮力之间的解耦控制，但这种算法构造比较复杂，需要对多个磁链矢量进行控制，实现比较困难。

另种方法分析无轴承异步电机在负载条件下径向悬浮力和电磁转矩耦合的关系，提出了对电机电流的幅值和相角进行补偿来保持旋转磁场的平稳转动和幅值恒定，实现两者之间的解耦，试验表明提出的补偿措施能实现负载条件下电机的稳定工作，并依此针对异步电机提出个间接矢量控制方法。

但目前提出的各种方法从解耦角度看，仅仅实现了电机的电磁转矩和径向悬浮力控制之间的静态解耦，还未实现完全的动态解耦，要确保无轴承电机在过渡阶段的稳定运行，只有实现两者之间的动态解耦才是根本的保证。

另外文献提出的控制方法没有考虑电机参数的变化来设计控制算法，因此，考虑电机参数的非线性变化磁路饱和对电机控制性能的影响，研究满足电机动态性能要求的控制器实现无轴承电机的电磁转矩和径向悬浮力控制之间的动态解耦，是无轴承交流电机的研究重要课题之。

无轴承电机的应用现状无轴承电机，方面具有磁悬浮轴承的优点，如无接触无需润滑及无磨损等，可以用于真空技术无菌车间腐蚀性介质或非常纯净介质的传输另方面电机转速可以做得很高功率也可以很大，特别适用于高速或超高速数控机床涡轮分子泵离心泵压缩机飞轮储能装置及小型发电设备等工业领域，特别是无轴承电机比其他同功率的电机及支撑装置，体积小重量轻能耗小，对于提高航空肮天器的工作性能具有重要意义。

无轴承电机作为种新型结构的电动机，发展才经历多年时间，研究水平还远未达到系统完善的地步，但是，其研究的进程是飞速的，国外已纷纷研制出无轴承感应电机无轴承片状电机无轴承同步磁阻电机无轴承永磁同步电机等实验样机。

无轴承感应电机已用于密封泵计算机硬盘驱动装置无轴承片状电机已用于人工心脏泵中，初步显示了无轴承电机对国民经济和人民生活质量提高等方面所起的作用，相信无轴承电机的研究成果用于机械工业机器人及航空航天等领域会对国民经济产生巨大的影响。

第二章机械结构的设计引言本课题主要研究的无轴承电机的结构和电机结构有较大的相似之处，只是在普通电机中加入个本文侧重研究的永磁偏置径向轴向磁轴承而已。

接合具体的情况，在实际设计过程中许多尺寸的确定是借鉴和参考电机设计而得出，在设计过程中要注意综合考虑以下些情况磁轴承的定转子般是由硅钢片叠加成的，每片硅钢片的厚度取决于磁轴承的几何尺寸，磁轴承的尺寸越小硅钢片越薄。

转子直径只受惯性离心力作用下材料强度的限制。

而在材料力学中，材料的强度和转速之间的关系可表示为，其中表示材料的密度，硅钢片的密度为，表示材料的强度，查阅资料可知，硅钢片的强度为，从而可以确定转子的最大直径。

在永磁偏置径向轴向磁轴承中的永磁体是个磁环。

为了满足机械加工要求，考虑到永磁体的外形结构以及材料特性，在设计其尺寸时，需要限制其径向厚度不能小于。

由于转子硅钢片是通过机械加工后，然后通过紧配合装配固定在转轴上的，因此，在高速旋转的情况下，转子轴肩处的剪切应力是最集中的地方，必须考虑转子轴肩处材料的剪切强度是否能够达到要求，因此要限制转轴的最小直径。

为了尽量减小漏磁，所以在永磁体与定子叠片的接触面上，永磁体的贴合面要小于等于定子叠片的外圆柱面，以紧贴合于定子叠片外径。

在设计过程中，要注意控制线圈在外壳中的体积约束。

径向控制线圈的截面积要小于定子槽面积。

轴向控制线圈的截面积要综合径向控制线圈截面积和外壳的内腔面积来综合考虑，要使径向线圈和轴向线圈相互间不接触，也要考虑到径向轴向磁路的走向尽可能的减少重叠，还要考虑到外壳的轴向长度尽可能的短，以减少整个磁轴承部分的长度体积。

无轴承电机的系统设计无轴承电机的结构设计与普通轴承电机的设计既有相同，又有不同之处。

普通轴承电机的设计包括转轴的结构布置，轴径估算，跨距和悬伸量的确定，静态和动态特性计算，外壳的结构和尺寸的确定，润滑油路及冷却通道的设计等。

在设计无轴承电机的结构时，除了润滑油路，其他的都要考虑，另外还要单独