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低转矩密度、低功率因数、高转矩脉动和高悬浮力脉动是制约传统无轴承同步磁阻电机(bearingless synchronous reluctance motor,BSynRM)发展及广泛应用的顽疾。本文设计两种不同转子结构的永磁辅助无轴承同步磁阻电机(permanent magnet assisted BSynRM,PMa-BSynRM)结构并对比,旨在解决以上问题。得益于将永磁电机、同步磁阻电机和磁悬浮轴承的各自特长集于一身,PMa-BSynRM因而能够在航空航天、电动交通运输以及生物医学等尖端领域未来具有极大的应用价值。本文将PMa-BSynRM作为研究对象,对其运行机理、数学模型、两种不同转子结构进行有限元分析以及无速度传感器控制等关键技术问题进行了研究探索。具体工作内容如下:1、将无轴承电机发展历程以及BSynRM研究状况与未来发展以时间节点顺序进行详细阐述。概述PMa-BSynRM的基本结构,对其运行机理,包括转矩和悬浮力子系统,进行分析。推导及建立考虑电机转子偏心运行状态下的径向悬浮力数学模型和转子运动数学模型。2、以降低转矩和悬浮力脉动,提高转矩密度和功率因数为目标,利用ANSYS/Maxwell有限元分析软件对两种磁障式转子中不同永磁体添加位置以及充磁方式的PMa-BSynRM构建有限元分析模型,验证PMa-BSynRM的运行原理。分别将传统BSynRM与两种不同转子结构PMa-BSynRM从交直轴电感、空载特性和运行特性角度进行性能对比,以验证所设计电机具有的优越性能。3、从无速度传感器控制的角度使PMa-BSynRM突破机械式传感器约束,提出一种转子速度复合估计方法。利用脉振高频信号注入法在电机零速、低速运行时,估算转子位置与转速;利用一种新型卡尔曼滤波算法在电机中速、高速运行时,估算转子位置与转速;以一种“软切换”算法,实现低速与中速之间过渡期的转子位置与转速估算,从而构建出适用全速范围的无速度传感器控制系统。PMa-BSynRM无速度传感器控制系统的可靠性在MATLAB/SIMULINK仿真中得到验证。4、基于PMa-BSynRM的运行机理,设计及构建样机数字控制系统的硬件和软件部分,以此实验平台对样机的性能进行验证,并且给出了PMa-BSynRM的无速度传感器控制的实现方案。