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为解决传统无轴承同步磁阻电机(Bearingless Synchronous Reluctance Motor,BSynRM)存在的低转矩密度、低功率因数、高转矩脉动和高悬浮力脉动问题,本文提出一种永磁辅助无轴承同步磁阻电机(Permanent Magnet Assisted BSynRM,PMa-BSynRM)结构。PMa-BSynRM集成同步磁阻电机、永磁电机和磁悬浮轴承的诸多优点,其在半导体工业、电动汽车、生命科学及军事等领域均具有潜在的应用价值。以PMa-BSynRM为研究对象,对其转矩和悬浮力产生机理、数学建模、转子优化设计以及解耦控制等关键技术问题进行了探索与研究。论文主要研究工作及成果如下:1、按照关键时间节点顺序综述无轴承电机发展历程,从本体优化、解耦控制、无传感检测等方面阐述BSynRM研究状况与发展趋向,概述PMa-BSyn RM研究意义与应用前景。基于所提出的PMa-BSynRM结构,分析PMa-BSynRM转矩子系统和悬浮力子系统运行机理,并采用有限元软件进行验证。基于Maxwell张量法,建立计及径向Lorentz力和转子偏移状况下的PMa-BSynRM径向悬浮力数学模型,并推导转矩子系统数学模型。提出五自由度PMa-BSyn RM系统机械结构,并设计PMa-BSynRM矢量控制框图。2、以优化电机转矩密度和功率因数为目标,采用ANSYS/Maxwell软件对磁障式转子磁障层数、气隙占比、转子肋部宽度、辅助永磁体添加位置以及用量进行多参数优化设计,得到最佳转子模型。针对所设计的PMa-BSyn RM模型进行径向悬浮力大小、方向、可控性分析以及两套绕组电流间耦合性能分析。分别对比PMa-BSynRM与传统BSynRM转矩、悬浮力、功率因数等性能指标,验证所设计电机性能的优越性。3、从解耦控制的角度解决转矩绕组电流值对悬浮力影响较大的问题,将逆系统控制方法与神经网络相结合,提出PMa-BSynRM神经网络逆系统解耦控制。基于该控制方法,对PMa-BSynRM系统进行可逆性分析,在Matlab/Simulink中搭建PMa-BSynRM仿真模型,验证该系统的鲁棒性、解耦性以及可靠性。4、设计PMa-BSynRM数字控制系统硬件和软件部分,其中硬件部分给出悬浮力/转矩功率电路板、DSP最小系统板以及位移/转速调理电路的设计方案,软件部分给出控制算法的主程序、悬浮力/转矩中断服务子程序和人机交互界面的设计方案。最后对所搭建的数字控制系统进行调试与试验。