无轴承感应电机的无径向位移传感器运行研究

无轴承电机集驱动与自悬浮功能于一体，是一种能够同时实现转矩控制与悬浮力控制的新型电机，目前是电机领域的研究热点。 无轴承感应电机具有结构简单、制造方便、可靠性高、适合超高速运行等优点，目前用无轴承感应电机驱动的密封泵已经成功应用到半导体和生命科学等领域。无轴承感应电机的无径向位移传感器技术具有无接触、高可靠性、能够降低控制系统成本、能够减小转子轴向长度和无轴承电机体积的优点，适合高速大功率运行，并改善高速电机的动态性能。 本文阐述了无轴承感应电机的基本原理，分析了计及转子偏心的悬浮力表达式，建立了无轴承感应电机的数学模型，并在Ansoft中仿真了无轴承感应电机的磁场分布。从无轴承感应电机磁动势的分布情况出发，分析在转子偏心的情况下悬浮绕组与转矩绕组的磁链情况，推导出两套绕组间的互感与转子径向偏移量之间的关系，并在Ansoft中仿真了互感随转子径向偏移量的变化关系。根据互感的分析结果，分析了无轴承感应电机的无径向位移传感器运行原理，设计了基于高频信号的转子径向偏移量的检测电路，并在PSpice中仿真了该电路。通过比较目前国内外无轴承感应电机的控制方法，为了简化系统、提高无轴承电机的性能、并使无轴承感应电机向实用化方向发展，采用基于U-I磁链观测模型的悬浮绕组独立控制方法，并分析了悬浮绕组独力控制原理，在Matlab／Simulink中建立了悬浮绕组独立控制系统的仿真模型，仿真结果合理。结合转子径向偏移量的检测系统与悬浮绕组独立控制系统，采用DSP(TMS320LF2407A)作为主控芯片，设计了无轴承感应电机的无径向位移传感器控制系统。