1.2 无轴承电机综述 5

2 无轴承永磁同步电机基本结构和相关原理 5

2.1 无轴承电机基本结构 5

2.2 无轴承电机工作原理 6

2.3 无轴承永磁电机直接悬浮力控制 8

3 直接转矩和直接悬浮力控制系统设计 9

3.1 控制系统的的硬件设计 9

3.2控制系统软件设计 11

3.2.1数据格式和时间分配 14

3.2.2速度和转子位移角度的计算 15

3.2.3ADC采样子程序 16

总结 18

参考文献 19

致  谢 20

1 绪论

1.1 研究意义

高精度、快速传动系统的心脏是高速电机，高速、高精传动系统的综合性能取决于其效率、结构、精度等。高速电机相对于中低速电机，具有许多优势：(1)体积小，功率密度大，可有效地节约原材料,且可以实现大功率传输；(2)转子转动惯量小，动态响应速度快；(3)通过转子与负载直接相连，不需要原来的机械传动装置，系统噪声很大程度减小，传动系统传动效率得到了提升。之所以高速电机及系统能成为国际电气工程领域的研究热点，就是因为其优良特性。只有解决了快速运行时转子支撑问题才能实现电机的高速可靠运行。在高速电动机转子使用机械轴承的时候，转子高速旋转的过程中不可避免地存在机械摩擦磨损,增加转子旋转的摩擦,增加燃料汽车。机械转子系统的振动和噪音,加速轴承磨损,降低轴承的使用寿命,也会引起电机高速运行电机气隙不均匀,导致绕组发热,温度升高,从而减少电动机的工作效率,缩短发动机的使用寿命。并且，在要求超洁净或真空等特别的领域内，机械轴承的维护和保持润滑很难得到实现，尤其是在辐射、有毒或者真空等领域更是难以解决的技术难题。

1.2 无轴承电机综述

   无轴承电机对电机转矩和径向悬浮力的独立控制是通过把磁轴承中产生径向力的绕组固定在定子上，运用解耦控制技术得以实现的。无轴承电机有一下优点：使用寿命长、无污染、不需要维修，因此可以在有毒、腐蚀性液体加工等领域有很大的应用前景，目前得到了如下应用。 

    (1)半导体工业 

在半导体制造工业，有很多加工过程像蚀刻、制板、清洗或抛光等加工过程中包含腐蚀性化学液体的，产品质量在很大程度上取决于化学液体的质量，因此液体输送泵是关键的一个环节，泵必须无污染可靠运输，并且要求能抗腐蚀和耐温。采用磁悬浮无轴承电动机和泵为一体的磁悬浮无轴承电动机密封泵能解决以上问题，并且能实时监测液体的流量和压力，对磁悬浮无轴承电动机的速度进行实时调节，大大满足精密半导体器件的生产工艺要求。

    (2)化工领域

    放射性环境或高温辐射环境等恶劣条件下，用无轴承电机密封泵进行废料处理，能解决机械轴承磨损和维修的难题。 

 (3)生命科学领域 

    无轴承永磁电机驱动的血泵和可以移植到人体内的心脏左心室辅助装置已经在临床中应用。 

2 无轴承永磁同步电机基本结构和相关原理