殷友峰 无轴承电机的结构与悬浮控制
取I?2A，则线圈匝数为N?3202?160（匝） 3.5.8 线径
由式（3-25）j=6.4?Amm?
d?4?2?0.631mm 6.4?取标称直径0.63mm。 3.5.9 窗口面积的求取
N?d2160????0.63?Sw???0.124?10?3m2 2Ktc2?0.823.5.10 永久磁铁参数计算 由式（3-24）得：
?m?BSSz?0.8?0.39?10?3?0.312?10?3 由式（3-18）得：
Fm?BSg0?00.8?0.5?10?3??318.47 ?74??10由式（3-23）得：
Fc?2Fm?636.94 ?r??mFc?2?m?0.624?10?3
Fc?Fm最后，由式（3-24）求得永久磁铁的几何尺寸，算后取永久磁铁内径68mm，径向厚度3.1mm。
根据以上参数的设计可得到永磁径向轴向磁轴承的具体结构。（见零件图）
第四章 结论
为了减小磁轴承电机的轴向长度、提高临界转速、缩小系统体积和提高系统的可靠性，实现磁轴承的集成化、小型化，本文针对无轴承电机的一种新型的永磁偏置径向轴向磁轴承进行了初步的研究，研究工作主要包括以下几个方面： （1）结合磁轴承系统与电机系统结构，总体描绘出无轴承电机的总体结构草图，继而从总体结构入手，设计无轴承电动机的主要零件结构，并附带介绍了一些加
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工工艺。
（2）基于前一章设计的磁轴承结构，阐述了磁轴承的基本工作原理，有针对性的研究了一种新型永磁偏置径向轴向磁轴承的工作机理；采用等效磁路法建立了该磁轴承的数学模型，并通过该磁轴承的承载力公式及相关电机设计经验公式推得设计该磁轴承结构参数设计方案，且以具体实例演示了该磁轴承参数设计的一般计算过程。 （3）由于永磁偏置径向轴向磁轴承的控制系统较为复杂，尤其要提高控制转速来充分发挥这种磁轴承的优势，使得控制系统需要较好的抗干扰能力和一定的稳定性。本文阐述了PID控制理论的基本原理，并将其用于永磁偏置径向轴向磁轴承的控制研究，通过前一章的参数，结合基于根轨迹法的PID控制参数设计方法，给出了PID控制器的基本设计过程和设计原则。
通过这次设计，不难发现，本文的研究工作取得了一些阶段性、结论性的结果，但同时也还存在许多不足之处，今后还需要研究的工作有：
（1）对于无轴承电机和永磁偏置径向轴向磁轴承的结构参数设计中考虑不够全面，对于其整体结构参数的优化设计是需要更进一步研究的内容。
（2）本文为简单起见，选用PID控制器对控制系统进行综合校正，存在启动回绕现象和微分突变现象，应在后续的工作中采用伪微分控制策略设计控制系统。 经过这次毕业设计，我的收获不小。由于本次设计的无轴承电机是较先进的机电一体化产品，运用到控制理论、电磁学理论、电子理论、机械设计等许多方面的知识，涉及面很广。因此，通过一次设计，不仅巩固了本专业的基础知识，并且学到了许多有关电子信息方面的知识，兼培养了自己的综合设计能力。由于本人水平有限，时间仓促，文中难免有错误和不足之处，敬请老师及同学谅解并予以指正。
电压反馈运算放大器的带宽和回转速率计算
█ 假定
█
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█
█ 回转速率
但是为2V峰峰输出值（A=1V）
█
█ 必须把IT 增加到4 mA得到FPBW = 160MHz！
█ 通过增加发射极反馈电阻器降低跨克
实际上，为了达到可接受的变形性能，电压反馈运算放大器的全功率带宽必须大约是最大输出频率的5到10倍（典型地55-80dBc @ 5-20MHz，但是，真实系统要求在很大程度上变化）。
然而，值得注意的是，递增的尾电流导致gm和由此之后的fu成比例增长。在fu中由于大增长，为了防止可能发生的不稳定，可以通过在Q1和Q2发射器间串联插入电阻来降低gm（这种技术，叫做发射器负反馈，也用于使跨克的传送函数线性化和低的失真变形）。
如果没有成比例增长的静态电流，就不可能达到高的回转速率，这是常规双极电压反馈运算放大器的主要低效能（假定Cp被固定了，并且有2或者3pF的合理最小值）。这并非是说设计的高速度运算放大器使用这个结构不完善，它仅仅是指可用的电路（绕行）设计技术有允许处于低的静止电流状态的相当响应。这在每毫瓦动力耗损至关重要的便携式电池操作的设备中极为重要。
互补双极工艺的电压反馈运算放大器设计
随着拥有高品质PNP晶体管以及NPNs的互补双极工艺的出现，电压反馈运算放大器的结构就如同在简化示意图（图１.５）中一样变的流行。
两级增益电压反馈运算放大器
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如图所示，Q1、Q2的差动对输入是通过Q3、Q4的反射电流来加载的。我们看到D1似乎只是一个简单的二极管，但它实际上是一个连接PNP晶体管基极与集电极的联接二极管（与Q3匹配）。这种简化将被大多数电路图里使用来跟随在这个部分里。公共发射极晶体管，Q4，提供第2个电压增益阶段。一旦PNP晶体管配备有互补双极工艺，它们将变的高品质并且能与NPNs匹配以及适于电压增益。放大器的支配电极由电容Cp确定，而两极增益、Q4和电容Cp的组合则被称为米勒积分器。共模增益输出缓冲器通常是一个互补发射极跟随器。
这种两极增益电压反馈运算放大器的模型如图1.6所示。注意到图中的共模增益带宽频率fu依然由输入极的跨克gm和支配电极的电容Cp共同决定。第二级增益级增加了直流开环增益，但是，最大回转速率依然受到输入极尾电流的限制：
两级增益电压反馈运算放大器模型
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二级拓扑被广泛运用于遍及整个IC工业的电压反馈运算放大器的精度与高速度方面。
另一种流行的电压反馈运算放大器结构就是如图1.7所示的重叠栅地—阴地放大器。标准工业家庭视频放大器 (AD847)就是基于这种结构。这种电路充分利用互补双极工艺（CB）中可实现的快速PNPs。Q1和Q2的集电极的不同信号电流都被馈送给PNP栅地—阴地放大器晶体管对的发射极（重叠栅地—阴地放大器之后）。Q3和Q4的集电极加载反馈电流，而D1、Q5和Q4则提供电压增益。这种单级结构使用交叉口电容来补偿高阻抗节点（并且设计的一些变化使节点接往一个外部插头，以便于可以增加另外的外部电容）。
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