新型无轴承开关磁阻电机及其控制研究

无轴承开关磁阻电机（SRM）集SRM与磁轴承功能于一体，保留了传统SRM的优点，避免了机械轴承带来的缺点。开展无轴承SRM研究是追踪国际学术前沿的项目，具有重要的学术价值，其良好的应用前景势必带来重大的经济效益与社会效益。.该项目考虑现有无轴承开关磁阻电机径向力控制绕组多，导致电机结构及其控制电路和控制软件复杂、故障率增加、成本提高的问题，提出了简化电机控制绕组的新型无轴承开关磁阻电机。对新型绕组结构进行磁场分析，与常规无轴承SRM性能比较；建立旋转力与悬浮力的解析模型；基于一般非线性控制方法和智能控制方法研究新型无轴承SRM控制方案，实现旋转力和悬浮力的有效控制；研制新型无轴承SRM样机及控制系统，进行实验研究。项目以理论研究为基础，同时进行仿真分析和实验研究，对所提新型无轴承SRM的有效性与实用性予以验证。

无轴承开关磁阻电机由于集磁轴承与开关磁阻电机于一身，具有自悬浮自驱动能力的独特优势，得到了国际学者的重视与研究。但无轴承开关磁阻电机研究起步晚，研究理论基础薄弱，仍处于初级研究阶段。目前对于传统结构无轴承开关磁阻电机来说，存在的最大问题就是准确数学模型的建立及悬浮旋转控制的复杂性问题，从而导致无轴承开关磁阻电机的研究进程缓慢。. 项目负责人原创性地提出了控制简化的新型无轴承开关磁阻电机，新型结构电机与传统结构存在极大差异，可以借鉴的研究基础非常少，课题组从零开始，系统地完成了新结构电机的基础研究工作：对电机的电磁性能分析计算并与传统结构比较研究，验证了其优良的悬浮与旋转特性；分析了电机的饱和特性，证明了其在饱和情况下依然悬浮可控；建立了考虑转子偏心的解析数学模型，为电机的进一步控制研究提供了必需的基础；建立了电机控制仿真模型，仿真验证了反馈线性化结合PID控制方案实现电机转子径向位移控制；提出了新的电机绕组结构进一步优化了电机本体结构；搭建了新型无轴承开关磁阻电机实验平台，进行了初步试验研究。. 项目系统地研究成果证明了新型无轴承开关磁阻电机的悬浮可控及优良性能，奠定了推进该电机研究进程的基础。