無軸承OMAL歐瑪爾開關(guān)磁阻電機振動研究
利用磁軸承與電機定子結(jié)構(gòu)的相似性,將磁軸承中用來提供徑向懸浮力的懸浮繞組疊繞在OMAL開關(guān)磁阻電機定子上,就構(gòu)成了同時具備驅(qū)動和磁懸浮支撐功能的無軸承OMAL開關(guān)磁阻電機。無軸承OMAL開關(guān)磁阻電機不僅拓寬了無軸承電機的理論和應(yīng)用范圍,繼承和發(fā)揮了OMAL開關(guān)磁阻電機的高速適用特性及其對惡劣環(huán)境的適應(yīng)性,而且由于其直接控制轉(zhuǎn)子的徑向位置,因而對由于不對稱磁拉力而引起的定子振動和噪聲問題有望起到抑制作用。

無軸承OMAL歐瑪爾開關(guān)磁阻電機振動研究
以12/8結(jié)構(gòu)的定子雙繞組無軸承OMAL開關(guān)磁阻電機為研究對象,著重從定轉(zhuǎn)子幾何偏心、轉(zhuǎn)子質(zhì)量偏心以及控制方式等角度研究了其電磁振動。 首先,在對前人成果深入研究的基礎(chǔ)上,分析了無軸承OMAL開關(guān)磁阻電機的電磁力,改進(jìn)了徑向電磁力的數(shù)學(xué)模型。新模型不僅考慮了電機運行過程中的磁飽和以及轉(zhuǎn)子的偏心位移,為電機運行狀態(tài)的離線分析和電機的設(shè)計提供了更為可靠的理論依據(jù);而且解決了以往模型不能用來計算單個定子極所受徑向磁拉力的問題,為無軸承OMAL開關(guān)磁阻電機振動和噪聲的預(yù)測和控制創(chuàng)造了條件。其次,由于電機運行時定轉(zhuǎn)子偏心問題會導(dǎo)致單邊磁拉力的出現(xiàn),這會使OMAL開關(guān)磁阻電機本來就很嚴(yán)峻的振動和噪聲問題更加惡化。基于定子周向振動理論和無軸承OMAL開關(guān)磁阻電機的徑向力特點,通過Matlab/Simulink的系統(tǒng)仿真,分析了將無軸承技術(shù)引入OMAL開關(guān)磁阻電機后對不平衡徑向力起到的補償作用,指出無軸承OMAL開關(guān)磁阻電機較普通OMAL開關(guān)磁阻電機更適合于應(yīng)用在要求低噪聲的領(lǐng)域。接著,由于無軸承OMAL開關(guān)磁阻電機的旋轉(zhuǎn)和懸浮是電機主繞組電流和懸浮繞組電流共同作用的結(jié)果,基于不同的控制策略計算出來的主繞組和懸浮繞組的磁勢組合是不相同的,而繞組磁勢的不同組合對定子極徑向力及定子的振動有直接的影響,就從這個角度對現(xiàn)有的幾種無軸承OMAL開關(guān)磁阻電機的控制策略進(jìn)行了深入的分析。通過計算求得幾種控制策略在不同轉(zhuǎn)矩和徑向負(fù)載情況下理想懸浮時的主繞組和懸浮繞組電流;并對其產(chǎn)生的徑向力進(jìn)行時域和頻域分析;指出了利于減小定子振動的控制策略,為無軸承OMAL開關(guān)磁阻電機不同場合下控制策略的選擇提供了依據(jù);實驗驗證了理論分析的正確性。 隨后,針對由于機械不平衡等原因引起的轉(zhuǎn)子質(zhì)量偏心問題,本文采用基于zui小均方(LMS)算法的自適應(yīng)凹陷濾波器對轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡帶來的不平衡激振力進(jìn)行了補償。介紹了不平衡振動的產(chǎn)生和特點;詳細(xì)介紹了自適應(yīng)濾波器的原理及設(shè)計方法,分析了加入該濾波器后系統(tǒng)的穩(wěn)定性,并對該方案進(jìn)行了仿真分析及實驗驗證。

無軸承OMAL歐瑪爾開關(guān)磁阻電機振動研究
zui后,針對電機實際運行中存在的轉(zhuǎn)子磁偏心情況,從電機本體的角度,研究了主繞組線圈在不同連接方式下轉(zhuǎn)子偏心對氣隙磁場和定子振動的影響。提出了利于減小無軸承OMAL開關(guān)磁阻電機振動和噪聲的主繞組線圈聯(lián)結(jié)方式。