论文摘要：新型无轴承开关磁阻电机的电磁设计与分析

         无轴承开关磁阻电机（BLSRM）是在磁轴承电机和开关磁阻电机（SRM）的基础上发展起来的一种新型电机。其不仅保持有SRM的高速特性以及SRM在恶劣环境下的优越的适应性，同时使无轴承电机的理论以及它的应用范围更为宽广，这种结构的电机也受到越来越多的关注，正好满足电机应用领域如分子泵、储能飞轮以及航空航天等对电机的高转速的要求。因此，本论文以无轴承开关磁阻电机的电磁设计与分析为研究内容，具体工作如下：

        首先，本文针对传统BLSRM中的转矩与悬浮力之间强耦合及低输出功率密度等缺点，提出了一种结构新颖的混合永磁偏置型BLSRM。它具有以下优点：第一，在转矩控制与径向力控制方面使其具有了自然解耦的功能，因为这种结构具有独立的转矩极和悬浮力极磁路；第二，短磁路结构应用在每个单相电机转矩极上，有2/3的定子极同时用来产生转矩，很大程度上提高了电机的输出功率密度。

        其次，为了对新型结构的有效性进行验证，通过参考普通SRM以及混合定子型的结构，针对新型结构特殊性进行了具体的参数设计，并采用有限元分析方法分析和讨论了新型结构的特性，包括磁通分布、转矩、自启动、电感、悬浮力以及耦合特性。

        再次，考虑到当电机转速较高时，一方面，其转轴振动模态性能将对转轴的安全性、可靠性和稳定性将产生重要的影响，需要据此进行校核；另一方面，由于该BLSRM属于双凸极结构，铁芯磁密会随转速升高而高频变化，所以铁耗也会随之增加，因此，本文采用磁路解析法计算分析了电机的铁耗。

        最后，基于上述分析设计加工一台样机，并对各相电感进行了测量。同时，在新型电机转矩控制与悬浮力控制自然解耦这一特点之上，搭建了实验平台，对电机进行了悬浮实验。结果表明，转轴能够稳定悬浮，并且在受到其它方向上的干扰下也能实时稳定在中心位置。当电机运行到其转速为3000r/min时，转子的偏心位移能够维持控制在±60μm之间，说明新型BLSRM结构及其控制策略的有效性。