无轴承电机

摘要： 心力衰竭死亡率极高,患病数量持续攀升,是当今医学界面临的共同难题,人工心脏泵是众多心衰患者延长生存期最后的希望和最有效的途径。第3代人工心脏泵的开发与应用,将心力衰竭治疗推向一个新台阶。首先概述第3代人工心脏泵的研究现状和应用情况,并介绍国内第3代人工心脏泵的发展状况;其次,详述和总结第3代人工心脏泵相关的关键技术,如:悬浮技术、无轴承电机、泵用控制算法、叶轮优化设计、血液相容性等;最后,提出并探讨小型轻量化、仿生搏动性、智能控制技术、血液相容性、可靠性及容错技术等方面的研究趋势。

摘要： 针对无轴承电机采用的传统双绕组结构设计复杂、铜损耗大、功率密度低的问题,提出一种基于槽号相位图法的并联式集成绕组快速设计方法,这一绕组结构能有效提升定子槽利用率,显著降低绕组端部长度,提高无轴承电机的工作效率。通过分析并联式集成绕组的结构特点,得出流经各线圈的电流情况并结合无轴承电机的特点推导该类绕组的设计与优化准则。对比基于槽矢量星形图法的绕组分相过程,说明了改用槽号相位图法的优势,这一方法显著简化了设计步骤,并能与程序自动设计结合快速实现绕组分相。搭建一台21000 r/min的表贴式高速无轴承永磁薄片电机的有限元仿真模型并进行仿真分析,通过对电机的电磁转矩、主动悬浮力及可控特性、被动悬浮力的分析,证明采用并联式集成绕组的无轴承电机兼具良好的电磁性能与悬浮能力。

摘要： 为了实现五自由度无轴承永磁同步电机的高性能控制,提出一种基于Takagi-Sugeno(T-S)型模糊神经网络逆系统的自抗扰控制方法.首先,基于五自由度无轴承永磁同步电机(5-DOF BPMSM)的结构及运行原理,建立五自由度无轴承永磁同步电机的数学模型,并对数学模型进行了可逆性分析.其次,利用T-S型模糊神经网络的非线性逼近能力构建出五自由度无轴承永磁同步电机的逆系统,将构建的逆系统与原系统串接,使非线性的原系统解耦为六个单输入单输出的伪线性子系统.然后,考虑到伪线性子系统的特点,利用自抗扰控制理论设计了附加闭环控制器来保证伪线性子系统的稳定性.最后,对提出的控制方法与传统的基于逆系统的PID控制方法进行对比仿真和实验研究,结果表明提出的控制方法具有更出色的解耦性能、更高的控制精度以及更强的鲁棒性.

摘要： 无轴承电机是根据磁轴承和电机产生电磁力原理的相似性,在电机的定子上安装绕组,此绕组在磁轴承中产生径向力,以解耦的方式达到对电机转矩和径向悬浮力独立控制的目的.介绍了无轴承电机发展背景、国内外现状、基本结构、论述了无轴承电机的应用领域及应用前景.无轴承电机具有磁悬浮磁轴承的所有长处,拥有结构紧凑、高传动效率、长寿命运行等优点,无菌、无污染以及有毒有害液体或气体的传输是无轴承电机典型应用场合,无轴承电机还能消除轴承带来的故障并且减少安全隐患.

摘要： 为了研究不同永磁体添加位置以及充磁方式对永磁辅助式无轴承同步磁阻电机(perma-nent magnet assisted bearingless synchronous reluctance motor,PMa-BSynRM)性能的影响,设计了两种不同转子结构的PMa-BSynRM,并对它们的性能(转矩和悬浮力性能、热性能和振动特性)进行了评价和比较.首先介绍了PMa-BSynRM的基本结构和工作原理,推导了数学模型.然后,利用有限元软件对两种PMa-BSynRM的电磁特性分析,热分析和振动分析结果进行对比,并选取了性能较好的转子结构.最后,搭建了PMa-BSynRM实验平台进行了实验研究.研究结果表明,在q轴方向添加永磁体切向充磁的PMa-BSynRM的各项性能均得到提升,其中,电机的转矩脉动和悬浮力脉动分别降低了24.8％和51.23％,平均转矩提高了21.88％.

摘要： 位移传感器是无轴承同步磁阻电机悬浮运行时转子位置闭环可控的关键部件,但装配多个位移传感器阻碍了无轴承同步磁阻电机的低成本实用化和结构简单化,由此提出最小二乘法转子位移自检测(无传感器)策略.基于电机悬浮绕组和转矩绕组的磁链、电压和电流状态方程,重构最小二乘法转子位移检测模型,通过采样两套绕组电压和电流,应用最小二乘递推算法对转子位移进行在线辨识.仿真实验表明,该方法能准确实现无传感器工况下转子位移自检测,检测系统有较强的负载扰动适应性.

摘要： 首先研究经典12/10结构无轴承磁通切换电机的悬浮原理,建立了悬浮力数学模型.随后,针对该数学模型,本文推导了转子悬浮控制策略,简化了已有的控制算法.并指出该控制策略对电机本体参数的依赖性,以及当参数存在偏差时将导致悬浮力脉动的不良影响.针对该问题,提出一种基于脉动观测的悬浮力参数在线辨识算法,用以优化悬浮控制效果.实验结果表明所提参数辨识算法使转子位移脉动减少75％,优化了悬浮控制性能.

摘要： 无轴承电机结合了磁轴承与电机的双重优点,本文根据所罗列的一些关乎无轴承电机发展的标志性文献进行总结与分类，从电机类型、绕组类型、机械结构、测试结果和应用等角度介绍无轴承电机的发展状况，并且对一些专业技术术语和定义的由来进行了阐述。

摘要： 自适应遗传算法是以自然选择与遗传理论为基础,将生物进化过程中适者生存原则与群体内部染色体的随机信息交换机制相结合的高效全局寻优搜索算法。本文以无轴承电机为控制对象,对电机的悬浮子系统进行遗传算法的优化设计,并对此结果进行Matlab仿真,然后运用实时仿真系统dspace对电机悬浮绕组进行实验。仿真结果显示随着迭代次数的递增,结果参数对悬浮控制的效果越来越优越,随着迭代次数的结束,算法寻找出最佳的控制参数。该算法全局寻优,对悬浮系统的参数优化明显,适用于复杂、非线性的无轴承电机的悬浮绕组的控制。

摘要： 本文针对一种新型的无轴承电机,分析了转子位移偏心对其磁链的影响,在此基础上提出了计及转子偏心量的无轴承电机无位置传感器控制算法。与传统的无轴承电机无位置传感器控制相比,通过对单绕组多相无轴承电机的全数学模型的分析,将转子偏心位移量及悬浮平面电流量反馈至转子速度与位置的辨识环节中,通过计算转子磁链夹角提取转子速度与位置信息,有效的提高了辨识精度。针对反电势纯积分会引起直流偏置与零点漂移的问题,文中采用了一种具有饱和反馈环节的磁链观测器。仿真与实验结果表明系统悬浮性能良好,估计速度与实际速度良好吻合,系统具有较好的调速性能。

摘要： 介绍了一种新型的无轴承电机——磁悬浮无轴承无刷直流电机；对电机的特点、结构、悬浮力产生原理、数学模型及控制方法等进行了综述，并阐述了其中的关键技术问题以及在计算机硬盘、人工心脏血泵等领域的潜在应用前景。

摘要： 片状无轴承永磁电机在采用无轴承技术实现径向两自由度悬浮的同时,利用磁阻力实现除径向和转子旋转自由度以外的另三个自由度的被动悬浮,是一种高度集成的磁悬浮电机。本文首先简述了该电机的理论背景和工作原理;接着,详细阐述了如何利用矢量控制技术来实现无轴承永磁电机的悬浮控制,建立了数学模型、设计了控制方法;最后通过实验表明了该控制方法能较好地实现片状无轴承电机样机的稳态悬浮。

摘要： 针对无轴承永磁同步电机高速运行时,转子涡流损耗导致永磁体发热严重,永磁体存在不可逆退磁的难题,本文介绍了无轴承永磁同步电机径向悬浮力产生机理,分析了径向悬浮力、转矩绕组磁场和悬浮绕组磁场之间的相对运动关系。推导出单一方向稳定可控径向悬浮力产生条件,采用Ansoft 13瞬态有限元法,计算和比较了无轴承永磁同步电机极对数为PB=PM+l和PB=PM-1时的转子涡流损耗,研究结果表明,无轴承永磁同步电机采用PB=PM+1结构时,转子涡流损耗最小,最适合高速运行。

摘要： 针对无轴承永磁同步电机高速运行时,转子涡流损耗导致永磁体发热严重,永磁体存在不可逆退磁的难题,本文介绍了无轴承永磁同步电机径向悬浮力产生机理,分析了径向悬浮力、转矩绕组磁场和悬浮绕组磁场之间的相对运动关系。推导出单一方向稳定可控径向悬浮力产生条件,采用Ansoft 13瞬态有限元法,计算和比较了无轴承永磁同步电机极对数为PB=PM+l和PB=PM-1时的转子涡流损耗,研究结果表明,无轴承永磁同步电机采用PB=PM+1结构时,转子涡流损耗最小,最适合高速运行。

摘要： 针对无轴承永磁同步电机高速运行时,转子涡流损耗导致永磁体发热严重,永磁体存在不可逆退磁的难题,本文介绍了无轴承永磁同步电机径向悬浮力产生机理,分析了径向悬浮力、转矩绕组磁场和悬浮绕组磁场之间的相对运动关系。推导出单一方向稳定可控径向悬浮力产生条件,采用Ansoft 13瞬态有限元法,计算和比较了无轴承永磁同步电机极对数为PB=PM+l和PB=PM-1时的转子涡流损耗,研究结果表明,无轴承永磁同步电机采用PB=PM+1结构时,转子涡流损耗最小,最适合高速运行。

摘要： 针对无轴承永磁同步电机高速运行时,转子涡流损耗导致永磁体发热严重,永磁体存在不可逆退磁的难题,本文介绍了无轴承永磁同步电机径向悬浮力产生机理,分析了径向悬浮力、转矩绕组磁场和悬浮绕组磁场之间的相对运动关系。推导出单一方向稳定可控径向悬浮力产生条件,采用Ansoft 13瞬态有限元法,计算和比较了无轴承永磁同步电机极对数为PB=PM+l和PB=PM-1时的转子涡流损耗,研究结果表明,无轴承永磁同步电机采用PB=PM+1结构时,转子涡流损耗最小,最适合高速运行。

摘要： 本文以一种新型的单绕组磁悬浮开关磁阻电机为对象,研究了磁通分布以及绕组磁链特性,并结合有限元分析结果,建立了磁力快速计算模型.该电机的定子齿上绕有单套绕组,悬浮绕组和转矩绕组分开绕制,互不影响,可以克服传统双绕组磁悬浮开关磁阻电机内存在严重电磁耦合的问题,进而减小数学模型计算以及控制系统设计的难度。利用有限元办法分析转矩绕组的磁链特性并进行分段线性化,然后将结果预先存储在一个转矩绕组磁链分段线性化系数表中,供转矩讣算时使用,可以提高数学模型计算的快速性。仿真及实验结果验证了所建磁力速算模型的正确性。

摘要： 本发明涉及一种无轴承无电机无轴的全人工心脏血泵，属于生物医学工程技术领域。该血泵由相同结构的、对称的左右两个心室血泵构成。顺次将血流入口、漏斗型血泵内腔、圆拄型血泵内腔与血流出口连接。互连的锥叶轮和柱叶轮被搁置在漏斗型血泵内腔和圆拄型血泵内腔中。漏斗型血泵内腔和圆拄型血泵内腔的外壁上均设置有多组线圈；圆拄型血泵内腔的外侧壁上也设置有多组线圈。柱叶轮5是起到转子作用的驱动部件。通过线圈产生的作用力驱动叶轮旋转，并形成对叶轮的轴向、径向运动的主动控制和叶轮的角位移、转速控制。本发明结构紧凑，体积小，无机械摩擦。叶轮结构使血流剪切力变小，减小了溶血机会，并且降低了血破坏性，提高了血流动力学性能。

摘要： 本发明涉及一种无轴承无电机无轴的全人工心脏血泵，属于生物医学工程技术领域。该血泵由相同结构的、对称的左右两个心室血泵构成。顺次将血流入口、漏斗型血泵内腔、圆拄型血泵内腔与血流出口连接。互连的锥叶轮和柱叶轮被搁置在漏斗型血泵内腔和圆拄型血泵内腔中。漏斗型血泵内腔和圆拄型血泵内腔的外壁上均设置有多组线圈；圆拄型血泵内腔的外侧壁上也设置有多组线圈。柱叶轮5是起到转子作用的驱动部件。通过线圈产生的作用力驱动叶轮旋转，并形成对叶轮的轴向、径向运动的主动控制和叶轮的角位移、转速控制。本发明结构紧凑，体积小，无机械摩擦。叶轮结构使血流剪切力变小，减小了溶血机会，并且降低了血破坏性，提高了血流动力学性能。

摘要： 本发明公开了一种基于霍尔传感器的无轴承永磁薄片电机转子无位移方法，通过构造两组六霍尔元件形成线性无关的两个约束，并设计特定的错开角度得到最优的约束组合解算位移；首先求解每个霍尔元件输出信号，将机械角度相差180°的元件输出信号两两作差，消除永磁磁链以及转子轴向抖动的影响，然后分别将每组霍尔元件的三个差分结果求和，进一步抵消悬浮漏磁影响；最后将获取的两组求和结果信号沿顺时针旋转pi/4‑2ωt，获得转子径向位移；本发明提供的无位移方法，在悬浮电流的电枢反应时变且不能解析的情况下，能够精确估算位移，解决了现有无位移方法用于无轴承薄片电机时受电枢反应和轴向抖动影响，误差大的问题。

摘要： 本发明涉及一种无转子铁轭磁路耦合的双定子无轴承磁通切换电机，包括沿径向依次设置的转轴、内定子、转子以及外定子，转子包括转子支架以及沿转子支架的圆周方向均匀安装的转子铁心，转子铁心通过转子支架与转轴连接构成电机转子。内定子包括内定子支架，内定子支架沿圆周设有若干内定子铁心，相邻内定子铁心之间镶嵌有切向交替充磁的高矫顽力永磁体；外定子包括外定子支架，外定子支架沿圆周设有若干外定子铁心，相邻外定子铁心之间镶嵌有切向交替充磁的高矫顽力永磁体。本发明在不使用隔磁环的前提下，通过转子磁路设计，解决复杂磁路下双定子无轴承磁通切换电机内、外定子磁路耦合的缺点，有效降低转子体积，提高电机的功率密度和效率。

摘要： 本实用新型涉及一种用于无壳体电机(1)的轴承端盖(7)，无壳体电机具有带有机器轴(5)的转子和环绕转子的定子(3)。轴承端盖(7)包括具有用于支承机器轴(5)的轴孔(11)的板状轴承端盖(9)，和能够与板状轴承端盖(9)能拆卸地连接的轴承端盖罩(13)，以用于容纳定子(3)的端面。本实用新型还涉及一种无壳体电机。

摘要： 本实用新型涉及一种用于无轴承无电机无轴的全人工心脏血泵的驱动叶轮，属于生物医学工程技术领域。该装置中柱叶轮的圆柱面上设置有柱叶片。柱叶轮的右侧端设置有轴向被控盘。将叶轮本身设计成电机的转子，而将外围的磁悬浮轴承设计为电机的定子，使该轴承可以实现对叶轮的驱动作用。叶轮不需要轴承支撑，不用轴传递驱动力。柱叶片具有两个作用：一是作为叶片，推动血液流出血泵；二是作为电机被驱动的转子部件。在血泵中，轴向被控盘2起到与轴向控制线圈配合实现叶轮轴向控制的作用。本实用新型的优点是回避了血流死角结构，减少了现有人工心脏血泵叶轮存在血栓产生的机会。功能高度集成的叶轮，提高了人工心脏血泵的可移植性。

摘要： 本发明公开一种无轴承电机轴向混合磁轴承自适应逆控制器的构造方法，将开关功率放大器、无轴承电机轴向混合磁轴承、负载及电涡流位移传感器作为一个整体组成复合被控对象；构建复合被控对象的复合被控对象模型和复合被控对象逆模型，并离线确定其参数；复制复合被控对象逆模型作为前馈控制器串联在复合被控对象之前构成逆控制器；将复合被控对象与复合被控对象模型的输出误差驱动复合被控对象逆模型；将复合被控对象的输出与给定轴向位移信号之差在线实时调整逆控制器的权值参数。可将系统的动态特性控制与干扰控制分开单独处理，使两者同时达到最佳效果，具有良好的跟随性、稳态精度和抗扰性。

摘要： 本发明涉及一种无轴承电机和安装有无轴承电机的铁路货车车厢，该电机没有轴承，包括外壳、主定子组件、转子组件、转轴、后端盖和前盖；外壳包括后端开口的容腔、前端设有第一中心通孔的前端部和安装部；主定子组件又包括主定子铁芯和安装在该主定子铁芯之定子槽中的主定子绕组；主定子组件设置在外壳的容腔内，转轴的前端固定在前盖上，转轴的后端从外壳之前端部的第一中心通孔穿越后固定有转子组件，转轴的后端悬空，转子组件的前端面与主定子组件的后端面形成第一轴向间隙，后端盖与外壳相固定。本发明无轴承电机具有结构简单、运行可靠、成本低和安装维护方便等优点。

摘要： 本发明公开一种无轴承电机轴向混合磁轴承自适应逆控制器的构造方法，将开关功率放大器、无轴承电机轴向混合磁轴承、负载及电涡流位移传感器作为一个整体组成复合被控对象；构建复合被控对象的复合被控对象模型和复合被控对象逆模型，并离线确定其参数；复制复合被控对象逆模型作为前馈控制器串联在复合被控对象之前构成逆控制器；将复合被控对象与复合被控对象模型的输出误差驱动复合被控对象逆模型；将复合被控对象的输出与给定轴向位移信号之差在线实时调整逆控制器的权值参数。可将系统的动态特性控制与干扰控制分开单独处理，使两者同时达到最佳效果，具有良好的跟随性、稳态精度和抗扰性。

摘要： 本实用新型涉及一种无轴承电机和安装有无轴承电机的铁路货车车厢，该电机没有轴承，包括外壳、主定子组件、转子组件、转轴、后端盖和前盖;外壳包括后端开口的容腔、前端设有第一中心通孔的前端部和安装部；主定子组件又包括主定子铁芯和安装在该主定子铁芯之定子槽中的主定子绕组；主定子组件设置在外壳的容腔内，转轴的前端固定在前盖上，转轴的后端从外壳之前端部的第一中心通孔穿越后固定有转子组件，转轴的后端悬空，转子组件的前端面与主定子组件的后端面形成第一轴向间隙，后端盖与外壳相固定。本实用新型无轴承电机具有结构简单、运行可靠、成本低和安装维护方便等优点。