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效率分析

  • 基于DSP的直流無刷電機控制系統(tǒng)的研究.rar

    傳統(tǒng)的直流電機一直在電機驅(qū)動系統(tǒng)中占據(jù)主導地位,但由于其本身固有的機械換向器和電刷導致電機容量有限、噪音大和可靠性不高,因而迫使人們探索低噪音、高效率并且大容量的驅(qū)動電機。隨著電力電子技術(shù)和微控制技術(shù)的迅猛發(fā)展而成熟起來的直流無刷電機具有體積小、重量輕、效率高、噪音低、容量大且可靠性高的特點,從而使其極有希望代替?zhèn)鹘y(tǒng)的直流電機成為電機驅(qū)動系統(tǒng)的主流。   模糊控制器具有魯棒性好、抗干擾能力強的優(yōu)點。論文提出了基于轉(zhuǎn)速環(huán)模糊邏輯控制理論的直流無刷電機的控制系統(tǒng)設(shè)計方案,保證了伺服控制系統(tǒng)具有優(yōu)良的靜動態(tài)特性,因而滿足更多應用場合的需要。   論文具體包括以下幾個部分工作:   首先,從電機本體和控制角度出發(fā),闡述了直流無刷電機在實際應用中需要解決的關(guān)鍵性問題:電磁轉(zhuǎn)矩脈動。詳細分析了電磁轉(zhuǎn)矩脈動產(chǎn)生的各種原因,特別是分析了相電流換向所產(chǎn)生的紋波轉(zhuǎn)矩脈動。   其次,本文對無刷直流電動機的工作原理進行了詳盡的分析,建立了三相無刷直流電動機的數(shù)學模型。并利用MATLAB/SIMULINK軟件建立了三相無刷直流電動機的控制系統(tǒng)仿真模型。仿真模型采樣的是電機控制系統(tǒng)中常用的雙環(huán)系統(tǒng)(轉(zhuǎn)速—電流雙閉環(huán)控制)。為了提高系統(tǒng)的靜動態(tài)特性,轉(zhuǎn)速外環(huán)采用模糊PI調(diào)節(jié)器,電流內(nèi)環(huán)采用PI調(diào)節(jié)器。轉(zhuǎn)子位置通過直流無刷電機感應電勢檢測,仿真結(jié)果表明了該仿真模型控制系統(tǒng)與理論分析完全吻合,從而證明了模型的有效性。   然后,初步設(shè)計了伺服系統(tǒng)的實驗圖。以TI公司生產(chǎn)的TMS320LF2407數(shù)字信號處理器(DSP)作為整個控制電路的核心芯片,一臺40w的直流無刷電機作為被控對象,完成了伺服系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速控制。   最后,對未來的工作給予了展望,并對全文的內(nèi)容進行了總結(jié)。

    標簽: DSP 直流無刷電機 控制系統(tǒng)

    上傳時間: 2013-04-24

    上傳用戶:Shaikh

  • 直線開關(guān)磁阻電機的控制和性能研究.rar

    動力傳動中的直線往復運動往往是通過旋轉(zhuǎn)運動在傳動裝置的作用下實現(xiàn)的。因此,頻繁的高速和低速的傳遞運動裝置的較好選擇是直線開關(guān)磁阻電機(LSRM)。但是,這種電機很少得到運用,這是因為LSRM的數(shù)學模型很難準確建立,它的固有的牽引力脈動(類似于旋轉(zhuǎn)開關(guān)磁阻電機的轉(zhuǎn)矩脈動)也很難克服,因而控制起來比較困難。隨著電力電子技術(shù)和數(shù)字技術(shù)的發(fā)展,直線開關(guān)磁阻電機以其簡單結(jié)實的電機結(jié)構(gòu)、優(yōu)越的性能和經(jīng)濟指標,近年來受到學術(shù)界的極大關(guān)注,不少大學和研究機構(gòu)都開展了研究工作,取得了一定的成就。本文在“通過先進的控制策略簡化機械裝置”的指導思想下,結(jié)合目前國際學術(shù)界的最新研究成果,對直線開關(guān)磁阻電機的理論、結(jié)構(gòu)設(shè)計和系統(tǒng)仿真進行了一系列的研究。 本文從最基本的理論公式推導出直線開關(guān)磁阻電機的數(shù)學模型,并在此基礎(chǔ)上結(jié)合具體參數(shù)進行電機的結(jié)構(gòu)設(shè)計,分析了各參數(shù)的靜態(tài)特性,推導出動態(tài)方程和傳遞函數(shù),建立了非線性動態(tài)模型,利用該模型進行系統(tǒng)的動態(tài)特性分析,給出仿真結(jié)果;對系統(tǒng)進行優(yōu)化,提出了一種簡單可行的參數(shù)選擇方法。仿真結(jié)果表明,其動態(tài)響應性能明顯提高。在分析常用功率變換器的基礎(chǔ)上,引進軟開關(guān)技術(shù),用來降低電機的損耗和脈動。采用TMS320VC33進行數(shù)據(jù)處理,給出了與DSP相連接的相關(guān)檢測電路。 為了降低和消除開關(guān)磁阻電機的脈動和噪聲,本文利用滑模變結(jié)構(gòu)控制具有快速響應和對外部變化不靈敏等優(yōu)點,設(shè)計了LSRM滑模變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)。仿真結(jié)果表明,其效果明顯。 本文研究的目的在于把直線電機的結(jié)構(gòu)和開關(guān)磁阻電機的原理和控制方式結(jié)合起來,對直線開關(guān)磁阻電機進行深入的分析,并在動態(tài)特性上進行較多的理論和仿真分析,在保持開關(guān)磁阻電機固有的優(yōu)點上,進一步簡化電機的結(jié)構(gòu),使之能在一些特殊場合使用,以提高整個傳動系統(tǒng)的效率。 研究結(jié)果表明,直線開關(guān)磁阻電機的結(jié)構(gòu)十分簡單,控制策略相對成熟,因而直線開關(guān)磁阻電機的研究和推廣運用是很有前途的。

    標簽: 直線 開關(guān)磁阻電機 控制

    上傳時間: 2013-06-20

    上傳用戶:lo25643

  • 開關(guān)磁阻電機的減振降噪和低轉(zhuǎn)矩脈動研究.rar

    開關(guān)磁阻電機(SR電機)驅(qū)動系統(tǒng)(SRD)是一種先進的機電一體化裝置,但是其較大的振動噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動問題制約了SRD的廣泛應用。本文以減小SR電機振動噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動為主題展開理論分析和實驗研究。主要內(nèi)容有:由于徑向力引起的定子徑向振動是SR電機噪聲的主要根源,因此徑向力的分析和計算是研究SR電機振動噪聲的基礎(chǔ)。本文利用磁通管法推導出徑向力的解析表達式,定性分析了徑向力與電機結(jié)構(gòu)參數(shù)等之間的關(guān)系。根據(jù)虛位移原理,推導出基于矢量磁勢的電磁力計算公式。該計算方法求解電磁力時只需進行一次磁場計算,不但減小了計算量,同時計算精度較傳統(tǒng)虛位移法高。利用這一計算方法,求出了實驗樣機的轉(zhuǎn)矩及徑向力的精確數(shù)值解。針對在SRD性能仿真時,傳統(tǒng)的非線性插值不但耗時,而且對有限元計算數(shù)據(jù)量要求高的問題,本文利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡強大的非線性模型辨識能力,成功進行了SR電機磁鏈反演和轉(zhuǎn)矩計算的模型訓練,最后建立了基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡的SR電機精確解析數(shù)學模型。因為SR電機本體結(jié)構(gòu)形式的選擇問題與振動噪聲大小有著密切的關(guān)系。本文從噪聲輻射和振動幅值角度探討了SR電機主要尺寸的確定;接著從對稱性、力波階數(shù)等角度研究了SR電機相數(shù)及繞組連接方式、極數(shù)、并聯(lián)支路數(shù)的選擇問題。并對一些常用的降低電機機械噪聲的措施和方法進行了綜述。系統(tǒng)振動特性的研究對于減小振動噪聲十分重要。本文從振動系統(tǒng)的運動方程出發(fā),導出了從激振力到振動加速度的傳遞函數(shù)和系統(tǒng)的自由振動解;然后利用機電類比法得出了SR電機定子系統(tǒng)的固有頻率以及振動振幅的解析解,定性分析了影響振動振幅的各種因素;最后利用基于能量法的有限元解法,通過建立不同的散熱筋結(jié)構(gòu)形式、高度、根數(shù)以及形狀的SR電機三維有限元模型,分析得出了最有利于降噪和散熱的散熱筋結(jié)構(gòu)是高度高、根數(shù)多、上窄下寬的梯形截面的周向散熱筋的結(jié)論。通過建立不同繞組裝配工藝下的SR電機三維有限元模型,分析得出了加強繞組剛度可以提高系統(tǒng)低階固有頻率的結(jié)論。通過比較實驗樣機的模態(tài)分析結(jié)果和運行實驗結(jié)果,證實了模態(tài)分析的有效性。仿真是計算SRD系統(tǒng)性能和預估電機振動的有效手段。本文在用MATLAB建立SRD系統(tǒng)的非線性動態(tài)仿真模型的基礎(chǔ)上,對SRD系統(tǒng)進行了穩(wěn)態(tài)性能仿真、動態(tài)性能仿真以及負載突變仿真。接著利用穩(wěn)態(tài)性能仿真,綜合考慮最大平均轉(zhuǎn)矩和效率這兩個優(yōu)化目標,對SR電機的開關(guān)角進行了優(yōu)化。最后結(jié)合由磁場有限元計算得到的徑向力數(shù)據(jù)表和穩(wěn)態(tài)性能仿真,通過非線性插值得到徑向力的波形,然后對徑向力波形進行了頻譜分析,從而找到其主要的諧波分量。在電機設(shè)計階段避免徑向力波主要頻譜分量與SR電機定子的固有頻率接近而引起共振是降低SR電機噪聲的首要條件。合適的控制策略對于SR電機減振降噪是必不可少的。本文理論推導出三步換相法的時間參數(shù)取值公式。仿真證明本取值公式較原先文獻的結(jié)論在阻尼比較小時有更好的減振效果。針對SR電機運行中可能出現(xiàn)多個模態(tài)振形被激發(fā)出來的情況,利用數(shù)值優(yōu)化法對三步換相法的時間參數(shù)進行了優(yōu)化,使得減振效果整體最佳,所提的數(shù)值優(yōu)化方法對兩步換相法同樣有效。在分析已有的直接瞬時轉(zhuǎn)矩控制的基礎(chǔ)上,針對其不足之處,提出了轉(zhuǎn)矩定頻控制取代內(nèi)滯環(huán)的方法、開始重疊區(qū)域的轉(zhuǎn)矩控制方法、最佳開關(guān)角度二次優(yōu)化法和時間參數(shù)優(yōu)化的三步換相法等新的控制方案。動態(tài)仿真證明這些方案是切實有效的,達到了預期效果。最后在直接瞬時轉(zhuǎn)矩控制的每一次轉(zhuǎn)矩斬波都使用三步換相法,和在相關(guān)斷時刻根據(jù)實際電平靈活選用兩步或三步換相法以減小電機振動噪聲,并提出了考慮減振要求的開關(guān)頻率設(shè)計方法,最終形成了一套完整的降低振動噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動控制策略。設(shè)計并研制了基于TMS320LF2407DSP的SR電機控制器。根據(jù)控制策略要求,選用了不對稱半橋功率電路拓撲結(jié)構(gòu);出于降低成本以及提高可靠性考慮,采用了MOSFET雙路并聯(lián)電路方案。在控制軟件中實現(xiàn)了本文所提出的降低SR電機振動噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動控制策略。本文最后對實驗樣機進行了靜態(tài)轉(zhuǎn)矩的測量實驗,對比轉(zhuǎn)矩測量值與轉(zhuǎn)矩有限元計算值,驗證了磁場有限元計算的有效性。然后對實驗樣機進行了空載與負載、電流控制與轉(zhuǎn)矩控制、低速斬波與高速單波、是否采用兩步或三步換相法等一系列對比運行實驗,對比各種實驗結(jié)果,充分證實了本文所提出的降低振動噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動控制策略的有效性。本課題組承擔了國家十·五863計劃電動汽車重大專項:“EQ6110HEV混合動力城市公交車用電機及其控制系統(tǒng)”(2001AA501421)。本文的研究是在該項目的資助下完成,并且本文關(guān)于電機本體結(jié)構(gòu)形式、散熱筋結(jié)構(gòu)和機械降噪措施等的結(jié)論已在該項目的60kW實驗樣機上得到證實。

    標簽: 開關(guān)磁阻電機 降噪

    上傳時間: 2013-07-05

    上傳用戶:13081287919

  • 基于MATLAB的系統(tǒng)分析與設(shè)計——時頻分析.rar

    《基于MATLAB的系統(tǒng)分析與設(shè)計——時頻分析》書本里的源代碼

    標簽: MATLAB 系統(tǒng)分析 時頻分析

    上傳時間: 2013-07-18

    上傳用戶:sunzhp

  • 電路分析基礎(chǔ)李瀚蓀.rar

    李瀚蓀老師的電路分析基礎(chǔ),從電路電阻分析到電路穩(wěn)態(tài)響應,瞬態(tài)響應,比較全面

    標簽: 電路分析基礎(chǔ)

    上傳時間: 2013-05-27

    上傳用戶:daizhu2333

  • 永磁直線同步電機控制技術(shù)的研究.rar

    直線電動機直接驅(qū)動運動設(shè)備,省略了機械轉(zhuǎn)換機構(gòu),完全消除機械傳動元件的速度和加速度的物理極限,具有長行程、低慣量、高精度、快響應和高速度等特征,是先進加工中心的標志。90年代中期以后,直線驅(qū)動技術(shù)在超精密定位領(lǐng)域中得到了廣泛的應用,吸引了越來越多的研究機構(gòu)和人員投入到這一領(lǐng)域中來。 永磁直線同步電機與普通的直線異步電機相比,具有效率高、輸出力矩大、體積小、易于控制等優(yōu)點,極大地提高了進給系統(tǒng)的快速響應性和運動精度,成為新一代超精密機床中最具有代表的技術(shù)。永磁直線同步電機伺服控制系統(tǒng)將是當前和今后直線電機發(fā)展應用的一個方向。 本文以直線電機理論為依據(jù),以現(xiàn)有的實驗設(shè)備及新的實驗方法為基礎(chǔ),設(shè)計了永磁直線同步電動機控制系統(tǒng),分析了永磁直線同步電機控制系統(tǒng)中存在的難點,并對直線電動機控制系統(tǒng)的控制性能進行了初步的實驗研究。 首先,介紹了永磁直線同步電機的結(jié)構(gòu)、工作原理、相關(guān)控制策略,對直線電機控制難點進行了探討。在此基礎(chǔ)上,設(shè)計了永磁直線同步電機的控制系統(tǒng)的總體方案。 然后針對永磁直線同步電機控制系統(tǒng)的主要難點,分為位置檢測技術(shù),硬件系統(tǒng)設(shè)計和軟件系統(tǒng)設(shè)計三個方面對控制系統(tǒng)進行分析。根據(jù)永磁直線同步電機的特點,提出一種簡易的初始位置檢測方法,并設(shè)計了檢測電路。該方法基于線性霍爾元件,基本上不增加控制系統(tǒng)成本,安裝簡便,效果良好。在普通的三相逆變電路的直流側(cè)添加DC/DC電力電子電路。這樣的做的好處是根據(jù)系統(tǒng)需求輸出直流電壓,減少諧波。由于傳統(tǒng)的基于前后臺工作機制的電機控制軟件存在響應不及時、不穩(wěn)定等弊病,提出了基于嵌入式實時操作系統(tǒng)機制上編寫電機控制軟件。 最后基于樣機和控制器做了相應試驗,分析了試驗結(jié)果,并提出了存在的問題和下一步的工作展望。

    標簽: 直線 同步電機 控制技術(shù)

    上傳時間: 2013-06-20

    上傳用戶:siguazgb

  • 永磁直流無刷電機混合驅(qū)動方法研究.rar

    永磁無刷直流電動機利用轉(zhuǎn)子上的永磁體激磁,采用電子換相取代機械換相,結(jié)構(gòu)簡單、體積小、效率高,在許多領(lǐng)域得到了廣泛應用。但是,由于永磁無刷直流電動機本身存在較大的轉(zhuǎn)矩脈動,從而使電機運行性能存在缺陷,限制了它在精密傳動系統(tǒng)中的應用。本文在開發(fā)完成永磁無刷直流電動機控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,針對如何減小和抑制自控式永磁電動機轉(zhuǎn)矩脈動這一問題,提出了一種混合控制策略:利用原有的六個離散位置信號,在三三導通控制策略的基礎(chǔ)上,融入矢量控制策略,使得電機在運行過程中定子的基波磁勢與轉(zhuǎn)子磁勢盡量保持在90°左右,來實現(xiàn)近似正弦波電流驅(qū)動,可以在不增加系統(tǒng)成本的基礎(chǔ)上,較好地抑制電磁轉(zhuǎn)矩脈動,并通過實驗驗證其正確性,其主要內(nèi)容如下: 第二章主要闡述了永磁無刷直流電動機的運行原理,給出了電機的數(shù)學模型,在此基礎(chǔ)上,利用Matlab/Simulink軟件建立了電機及控制系統(tǒng)的仿真模型,并給出了仿真和實驗波形。 第三章介紹基于TI公司TMS320F240PQA芯片的永磁直流無刷電機控制器的設(shè)計,并對系統(tǒng)主電路、驅(qū)動模塊、電流檢測、過壓保護等電路作了詳細的介紹,對設(shè)計中容易出現(xiàn)的問題進行分析,搭建了整個系統(tǒng)的硬件平臺。 第四章介紹了常規(guī)的矢量控制技術(shù),提出了一種混合控制策略的新方法:利用霍爾位置傳感器的六個位置信號,使得電機在運行過程中定子的基波磁勢與轉(zhuǎn)子磁勢盡量保持在90°左右,從而達到控制器簡單、轉(zhuǎn)矩脈動降低的目的。并分析了這種控制策略在勻速、加減速情況下的運行性能。 第五章在前幾章分析的基礎(chǔ)上,完整給出了混合控制策略的軟件編程方法,并按照模塊化的思想,把軟件分成多個獨立模塊,并重點介紹了系統(tǒng)啟動、轉(zhuǎn)速計算、轉(zhuǎn)子位置計算、sinθ和cosθ的計算、PWM輸出等幾個部分,并給出實驗波形驗證其可行性。

    標簽: 直流無刷電機 方法研究 驅(qū)動

    上傳時間: 2013-05-30

    上傳用戶:時代將軍

  • 感應電機雙饋調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)定性分析與仿真.rar

    感應電機雙饋調(diào)速系統(tǒng)是一種性能優(yōu)越的電力拖動控制系統(tǒng),它不僅降低了功率變換器的額定功率,而且能夠通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子電壓的幅值、相位和頻率來實現(xiàn)電機定子側(cè)功率因數(shù)的調(diào)節(jié)。由于系統(tǒng)控制方法的靈活性和多樣性,使得雙饋電機在工業(yè)傳動領(lǐng)域、風力發(fā)電以及抽水蓄能電站中擁有廣闊的應用前景。 本文主要對雙饋電機矢量控制系統(tǒng)進行了相關(guān)研究。首先,比較雙饋調(diào)速系統(tǒng)和傳統(tǒng)的異步電機變頻調(diào)速系統(tǒng)的異同點,闡述了雙饋電機的工作原理,各種不同的磁場定向控制方式,并分析了它的穩(wěn)態(tài)特性;接著,利用雙饋調(diào)速系統(tǒng)控制方法靈活多樣的特點,構(gòu)建了一套交直交變換器勵磁的矢量調(diào)速系統(tǒng),系統(tǒng)模型建立在以轉(zhuǎn)子磁鏈定向了同步旋轉(zhuǎn)的坐標軸系中,可以實現(xiàn)雙饋電機轉(zhuǎn)速與無功功率的解耦控制,同時,控制交直交變換器能量的雙向流動,雙饋電機可以在超同步、亞同步方式下運行,通過計算機仿真,驗證了這種控制方式的可行性和正確性;隨后,闡述了雙饋電機的功角特性,通過功角特性分析了電機的靜態(tài)穩(wěn)定性,并建立了雙饋電機的開環(huán)電壓控制、開環(huán)電流控制以及矢量控制的小信號模型,對上述幾種控制方式下的雙饋電機暫態(tài)穩(wěn)定性進行了深入研究;最后,綜合上述討論結(jié)果,設(shè)計了雙饋電機的控制系統(tǒng)硬件部分,并給出了部分軟件設(shè)計流程。

    標簽: 感應電機 雙饋 仿真

    上傳時間: 2013-07-25

    上傳用戶:Wwill

  • 基于虛擬儀器的電機振動測試分析系統(tǒng).rar

    電機是現(xiàn)代生產(chǎn)中的重要電氣設(shè)備,電機的故障會對生產(chǎn)造成重大影響,因此需要監(jiān)測電機的運行狀態(tài)。同時,不斷提高的環(huán)保標準要求控制電機的噪聲。測試和分析電機的振動為電機的故障診斷和電機的噪聲控制提供了途徑,因此有必要建立一個電機振動測試分析系統(tǒng)。 過去20多年來,虛擬儀器技術(shù)取得了長足發(fā)展,在工程測試等領(lǐng)域得到了廣泛的應用。相比于傳統(tǒng)儀器,虛擬儀器技術(shù)具有性能高,擴展性強等諸多優(yōu)勢。LabVIEW是虛擬儀器軟件開發(fā)平臺中最常用的一個。 本文在虛擬儀器的基礎(chǔ)上開發(fā)了電機振動測試分析系統(tǒng),主要內(nèi)容包括以下幾個方面: 1.電機振動測試分析平臺的建立,以LabVIEW為軟件開發(fā)平臺,配合數(shù)據(jù)采集卡,加速度傳感器等硬件設(shè)備建立了電機振動信號采集與處理的虛擬儀器系統(tǒng),完成振動信號的采集、顯示、處理、數(shù)據(jù)管理等一系列功能; 2.電機振動信號處理方法的研究,深入分析了傅里葉變換、時頻分析、小波分析等在電機振動信號處理中的優(yōu)缺點,著重研究了獨立分量分析等新技術(shù)在電機內(nèi)部振動信號處理上的應用,針對電機振動的特性,給出了各種信號處理方法的參數(shù)優(yōu)化: 3.電機故障診斷的研究,針對電機故障特征量的提取和選擇提出了作者自己的見解,建立了基于振動的最小二乘支持向量機電機故障診斷,實例證明了支持向量機在電機故障診斷上的有效性; 4.針對電機故障診斷中故障樣本不易獲得的特點,提出了基于支持向量數(shù)據(jù)描述的多層分類器,是一種較有應用價值的新方法。

    標簽: 虛擬儀器 電機振動 測試

    上傳時間: 2013-06-24

    上傳用戶:黃華強

  • 無鐵心永磁電機三維開域磁場計算與分析.rar

    開發(fā)和研制無鐵心永磁電機是當前電機領(lǐng)域的一項重要課題,無鐵心永磁電機可以解決傳統(tǒng)有鐵心電機存在的重量重、損耗高、振動噪聲大等問題。開發(fā)無鐵心永磁電機需要準確計算電機的參數(shù)和性能,而實現(xiàn)這一任務的重要前提是獲得正確的磁場分布。無鐵心永磁電機氣隙外沒有鐵磁材料,其自身的結(jié)構(gòu)特點決定了無鐵心永磁電機的氣隙磁場屬于三維開域磁場,開域磁場工程問題的計算是近年來計算電磁學的研究熱點之一。 本文的研究內(nèi)容是國家高技術(shù)研究發(fā)展(863)計劃項目“新型稀土永磁電機設(shè)計與集成技術(shù)”的關(guān)鍵技術(shù)之一。針對無鐵心永磁電機的實際工程問題,計算方法的選擇力求既能保證一定的計算精度,又能節(jié)約計算機內(nèi)存和CPU時間。根據(jù)對各種開域電磁場計算方法的分析比較,本文將漸近邊界條件法和有限元法結(jié)合解決無鐵心永磁電機三維開域磁場計算問題。 本文主要由以下幾部分組成: 第一部分為無鐵心永磁電機三維開域磁場計算方法的研究。首先提出了基于標量磁位的漸近邊界條件,建立了球形邊界的標量磁位漸近邊界條件數(shù)學模型。為了盡可能減少節(jié)點的數(shù)量,結(jié)合無鐵心永磁電機的具體結(jié)構(gòu),推導了適合于盒形截斷邊界和圓柱形截斷邊界上簡便易行的一階和二階標量漸近邊界條件算子,該算子具有簡單、有限元實施容易的特點。其次研究并建立了標量漸近邊界條件與有限元法結(jié)合的三維開域靜磁場的數(shù)學模型,并提出具體的實施方法,推導出相應的離散方程。通過對具有解析解的長方永磁體三維開域磁場的實例計算,驗證了方法和所編程序的正確性,并將漸近邊界條件法與截斷法在計算精度和人工外邊界距離方面做了比較。結(jié)果表明:在相同人工外邊界情況下,漸近邊界條件與截斷邊界條件相比,計算精度明顯提高,二階漸近邊界條件明顯優(yōu)于一階漸近邊界條件。與截斷法相比,漸近邊界條件法更節(jié)約計算機內(nèi)存和CPU時間,比較好地處理了計算量與計算精度之間的矛盾。 第二部分針對Halbach陣列內(nèi)轉(zhuǎn)子無鐵心永磁電機三維開域磁場問題進行深入研究。利用漸近邊界條件法,定量地計算了在定轉(zhuǎn)子均無鐵心的情況下電機內(nèi)部及周圍磁場的大小,總結(jié)出了Halbach陣列無鐵心永磁電機磁場的空間分布規(guī)律。 第三部分針對不同拓撲結(jié)構(gòu)的Halbach磁體陣列電機磁場問題進行對比研究。通過大量的計算,探討了Halbach陣列永磁電機在轉(zhuǎn)子無鐵心情況下影響氣隙磁密的各種因素,分析了不同Halbach磁體軸向長度對端部漏磁的影響規(guī)律,給出了無鐵心永磁電機漏磁系數(shù)、電樞計算長度等主要設(shè)計參數(shù)隨電機結(jié)構(gòu)尺寸的變化規(guī)律。 第四部分針對具有試驗數(shù)據(jù)的三種結(jié)構(gòu)的無鐵心永磁電機樣機進行了計算和分析,計算結(jié)果與試驗數(shù)據(jù)吻合,從而驗證了漸近邊界條件法處理三維開域磁場問題的有效性和實用性。

    標簽: 永磁電機 磁場

    上傳時間: 2013-06-22

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