[00393267]无轴承永磁薄片电机及其控制系统研究

针对无轴承永磁薄片电机及转子的特殊结构，采用ANSOFT软件，对电机的磁场、悬浮力及有关参数进行了计算和优化设计，给出电机设计方法；研究了无轴承永磁薄片电机电磁能量转换和控制机理，提出以磁链等效虚拟绕组电流概念为核心，推导悬浮力的数学关系，建立电机完整的数学模型；针对无轴承永磁薄片电机多变量、强耦合、参数变化的复杂非线性控制对象，采用神经网络逆系统、微分几何等方法研究了悬浮力和旋转力之间的非线性动态解耦控制算法；采用电涡流传感器的基本理论，研制了特种薄片转子的位置检测传感器；采用霍尔传感器研制了速度检测传感器，采用TMS320F240DSP研制了无轴承永磁薄片电机数字控制系统硬件和软件；研制了功率为4kW，转速在0～8000转/分的无轴承永磁同步薄片电机驱动转子泵系统。项目申请和授权发明专利13项，授权实用新型专利1项，发表论文80余篇，其中SCI、EI检索35篇。随着中国经济进一步长足的发展，产品要走向国际市场，在国际市场占据一定份额，必将要考虑提高质量，在特殊电气传动领域改变传统的传动和传输方式，减少产品污染和环境污染，改善工作环境，降低生产成本，提高生活质量，因此，在中国无轴承永磁电机具有很大的潜在应用市场。该项目研究成果如用于各种泵等场合，经济效益非常大。无轴承永磁电机是一项处于迅速发展中的高新技术，必将产生较大的经济效益和社会效益。主要应用领域为：1)半导体工业在半导体制造工业，有很多加工过程像蚀刻、制板、清洗或抛光等加工过程中包含腐蚀性化学液体，产品质量很大程度上取决于化学液体质量，因此，液体输送泵是关键的一个环节，泵必须无污染可靠传输，无轴承电机泵能解决这个难题。2)化工领域放射性环境或高温辐射环境等恶劣条件下，用无轴承永磁电机密封泵或者采用磁轴承驱动离心泵进行废料处理，能解决机械轴承磨损和定期维修的难题。3)生物工程领域心脏是生命的永动机，一旦发生故障难以修复。利用人工心脏部分或全部替代心脏功能成为心脏病患者生命延续的福音。利用机械轴承的血泵会产生摩擦和发热，使血细胞破损，引起溶血、凝血和血栓，甚至危及病人生命。无轴承永磁同步电机能解决这个技术难题。4)高速旋转机械在高速超高速机床、涡流分子泵、小型发电机、高速飞轮和航空航天等领域也具有广泛应用前景。特别是高速精密机械工业，机床电主轴长期依赖于国外进口，将无轴承电机技术用到机床工业，将革除机械轴承，增加设计灵活性，提高机床的技术含量。