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无轴承开关磁阻电机(BLSRM)是一种集驱动和悬浮于一体的新型电机,它将无轴承技术与开关磁阻电机(SRM)相结合,具有无轴承电机无机械磨损、使用寿命长、结构紧凑、输出功率大、无需润滑等诸多优点,因此在航空航天、高速电机等领域有着良好的应用前景。另外又继承了 SRM结构简单、成本低、损耗小、容错性强的优点,但也因此存在转矩波动大、噪声大的缺点。本文针对12/14混合定子极型BLSRM所存在的问题,进行了以下研究:首先,研究了 8/10和12/14两种混合定子极型BLSRM的结构原理和优缺点,为解决12/14混合定子极型BLSRM结构起动转矩小、转矩波动大的问题,设计了一种阶跃式转子BLSRM结构;对阶跃式转子BLSRM进行了初始设计,为使电机在具备自起动能力的条件下,进一步减小转矩波动,本文对粒子群优化算法(PSO)进行了研究,并针对其缺点进行了改进,最后运用改进PSO对阶跃式转子BLSRM进行了优化设计。其次,为验证阶跃式转子BLSRM的有效性,利用有限元分析软件对原12/14混合定子极型BLSRM和新电机结构进行了转子无偏心时的性能分析,包括磁力线分布、电感特性、转矩特性以及悬浮力特性,两者对比证明阶跃式转子BLSRM具备了自起动能力,且转矩波动大大减小了。同时,还分析了阶跃式转子BLSRM在转子发生偏心位移情况下的各项性能。最后,基于对经典悬浮力控制方法、SRM转矩控制方法的研究,结合阶跃式转子BLSRM的特点,制定了一套简单而有效的控制策略,在控制上进一步降低了转矩波动。根据所制定的控制策略,利用MATLAB的仿真功能,对阶跃式转子BLSRM进行了动态仿真,主要包括悬浮转子到中心位置和起动并加速到预定转速两个过程,同时每个过程又设置了悬浮力干扰和转矩突变来测试电机系统的抗干扰性能,仿真结果显示在带载以及突变负载的情况下,电机均能完成自起动且稳定运行,这证明了阶跃式转子BLSRM结构以及其控制策略的有效性。