作者在論文中系統(tǒng)地研究了目前新穎的電機(jī)伺服控制系統(tǒng)——永磁同步電動(dòng)機(jī)及其數(shù)字化伺服控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。在理論分析的基礎(chǔ)上，探討了永磁電機(jī)的各種磁路結(jié)構(gòu)對(duì)電機(jī)電抗及其它性能的影響，并分別討論了各種結(jié)構(gòu)在不同應(yīng)用場合的優(yōu)缺點(diǎn)，最后選擇了表面凸出式磁路結(jié)構(gòu)，建立了手算電磁設(shè)計(jì)程序，進(jìn)行了多方案的優(yōu)選；探討了引起電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的原因和減小波動(dòng)的措施，采用了一系列諸如分?jǐn)?shù)槽、增大氣隙、斜槽、合適的繞組節(jié)距等措施，成功地減小了力矩波動(dòng)，改善了伺服電動(dòng)機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)特性；在電磁設(shè)計(jì)手算的基礎(chǔ)上，首次采用優(yōu)秀的數(shù)學(xué)工具軟件Mathcad2001進(jìn)行了Windows平臺(tái)下的PMSM機(jī)輔設(shè)計(jì)程序的開發(fā)，增加了可視性，并大大簡化了程序的開發(fā)，提高了設(shè)計(jì)效率，快速方便準(zhǔn)確地進(jìn)行了電機(jī)的電磁計(jì)算；應(yīng)用先進(jìn)的AutoCAD 2000繪圖軟件設(shè)計(jì)和繪制了全套電機(jī)結(jié)構(gòu)圖紙；參加了樣機(jī)的全部試驗(yàn)項(xiàng)目，試驗(yàn)結(jié)果達(dá)到了設(shè)計(jì)預(yù)定目標(biāo)，全面滿足了伺服系統(tǒng)用電機(jī)的高效率、高功率因數(shù)、小振動(dòng)、低噪音、低發(fā)熱、動(dòng)態(tài)性能良好等苛刻要求。 在伺服控制系統(tǒng)部分里，作者探討了永磁同步電動(dòng)機(jī)磁場定向矢量控制理論，探討了快速電流跟蹤方法的實(shí)現(xiàn)；在永磁同步電動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，建立了基于DSP的永磁同步電動(dòng)機(jī)磁場定向數(shù)字化伺服控制系統(tǒng)的方案，使用了最新推出的電機(jī)專用DSP芯片TMS320LF2407、功率驅(qū)動(dòng)IR2130芯片、軸角／數(shù)字量轉(zhuǎn)換RDC-19222芯片及串行通信轉(zhuǎn)換MAX232芯片，在消化了這些芯片的大量手冊(cè)和開發(fā)工具的資料后，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了軟、硬件設(shè)計(jì)，包括編寫和調(diào)試了部分DSP程序，設(shè)計(jì)和焊接了部分硬件電路板。這些預(yù)研工作為設(shè)計(jì)伺服控制系統(tǒng)數(shù)字化專用控制器打下了基礎(chǔ)。
標(biāo)簽： 永磁同步電動(dòng)機(jī) 數(shù)字化 伺服控制系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-05-17
上傳用戶：duoshen1989
該文通過大量的文獻(xiàn)資料閱讀,對(duì)永磁同步電機(jī)及其相關(guān)技術(shù)的發(fā)展、現(xiàn)狀和趨勢有了一個(gè)比較全面的理解,在此基礎(chǔ)上,詳細(xì)分析了永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩直接控制的機(jī)理,并提出了一套相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩直接控制方案,建立了仿真和試驗(yàn)平臺(tái),進(jìn)行了仿真分析和實(shí)驗(yàn)研究,獲得了有價(jià)值的研究成果.該文的主要內(nèi)容包括:(1)由空間矢量模型推導(dǎo)出永磁同步電機(jī)的磁鏈、電壓和轉(zhuǎn)矩的公式,描述了永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩直接控制的基本控制機(jī)理,分析了永磁同步電機(jī)與感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩直接控制方式上的不同之處以及轉(zhuǎn)矩直接控制對(duì)永磁同步電機(jī)的要求.(2)在對(duì)永磁同步電機(jī)運(yùn)行機(jī)理的分析基礎(chǔ)之上,討論了永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩直接控制系統(tǒng)中各個(gè)控制子模塊的功能和具體的實(shí)現(xiàn)方式,提出了一套永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩直接控制的具體實(shí)施方案,并根據(jù)這套方案建立了基于Simulink(Matlab)的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩直接控制仿直模型,對(duì)所出的控制方案進(jìn)行了仿真分析.(3)在理論研究的基礎(chǔ)之上,設(shè)計(jì)研制了一套基于DSP+IPM的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩直接控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),編寫了控制程序軟件,進(jìn)行了永磁同步電機(jī)運(yùn)行實(shí)驗(yàn).
標(biāo)簽： 永磁同步電機(jī) 轉(zhuǎn)矩 直接控制
上傳時(shí)間： 2013-05-29
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本課題就是從研究永磁電機(jī)的設(shè)計(jì)著手，最大程度的改進(jìn)電動(dòng)機(jī)本體的性能，設(shè)計(jì)出符合伺服驅(qū)動(dòng)要求的永磁同步電動(dòng)機(jī)，然后針對(duì)設(shè)計(jì)出來的具體電機(jī)開發(fā)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)控制電路以及相關(guān)的控制軟件，使電動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)控制電路和控制軟件三者相互配合，從整體上提高整個(gè)伺服控制系統(tǒng)的性能。 論文首先介紹永磁電機(jī)的發(fā)展前景和基本結(jié)構(gòu)；接著具體論述如何使用Visual Basic 6.0和ANSYS有限元分析軟件進(jìn)行永磁同步電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)，為電機(jī)設(shè)計(jì)引入一種較新的方法，使電機(jī)許多性能參數(shù)得到進(jìn)一步較為精確的量化，設(shè)計(jì)者可據(jù)此對(duì)電機(jī)性能進(jìn)行更可靠的評(píng)估，從而為電機(jī)性能結(jié)構(gòu)的改進(jìn)提供了基礎(chǔ)、指明了方向；然后，論文著重研究如何使用DSP實(shí)現(xiàn)對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)的伺服控制，控制部分從電機(jī)矢量控制理論入手，引入一套全新的電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置確定理論和算法，還涉及到正弦波脈寬調(diào)制和電壓空間矢量調(diào)制理論，系統(tǒng)的速度位置環(huán)采用滑模變結(jié)構(gòu)控制方法，這些在論文中都做了詳細(xì)地論述，從軟件和硬件兩個(gè)角度分別具體闡述了整個(gè)伺服控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過程。最后整個(gè)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與PC機(jī)上的VB程序進(jìn)行串行通訊，使用者可通過PC機(jī)提供的控制界面程序方便的監(jiān)控伺服系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，同時(shí)文中還實(shí)現(xiàn)了對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)的Matlab建模及其仿真。
標(biāo)簽： DSP 永磁同步電動(dòng)機(jī) 伺服控制系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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該論文在研究永磁同步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行原理的基礎(chǔ)上詳細(xì)討論了其變頻調(diào)速的理論并且設(shè)計(jì)了一套基于DSP的永磁同步電動(dòng)機(jī)磁場定向矢量控制系統(tǒng).永磁同步電動(dòng)機(jī)相對(duì)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)來說具有體積小、效率高以及功率密度大等優(yōu)點(diǎn),因此自從上個(gè)世紀(jì)80年代,隨著永磁材料性能價(jià)格比的不斷提高,以及電力電子器件的進(jìn)一步發(fā)展,永磁同步電動(dòng)機(jī)的研究也進(jìn)入了一個(gè)新的階段.永磁同步電動(dòng)機(jī)既區(qū)別于感應(yīng)電動(dòng)機(jī)又與電勵(lì)磁同步電動(dòng)機(jī)相比有自身的特點(diǎn),因此該論文首先從永磁同步電動(dòng)機(jī)的本身出發(fā),討論了其穩(wěn)態(tài)運(yùn)行原理,分析了永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性、功率特性及效率.矢量控制理論的發(fā)明是交流調(diào)速領(lǐng)域中的一個(gè)重大突破,該論文詳細(xì)討論了永磁同步電動(dòng)機(jī)的矢量控制,在推導(dǎo)其精確數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上分析了矢量控制理論用于永磁同步電動(dòng)機(jī)控制的幾種電路控制策略,包括了i<,d>=0控制、cosψ=1控制,以及最大轉(zhuǎn)矩/電流控制方式,并且開發(fā)出基于DSP的全數(shù)字永磁同步電動(dòng)機(jī)的矢量控制系統(tǒng),給出了其軟、硬件的設(shè)計(jì)方案.弱磁控制是永磁同步電動(dòng)機(jī)矢量控制又一方面,論文分析了永磁同步電動(dòng)機(jī)弱磁調(diào)速的原理以及弱磁擴(kuò)速困難的原因,并由此提出了兩種特殊轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的新弱磁方案.直接轉(zhuǎn)矩控制是繼矢量控制后交流調(diào)速領(lǐng)域的又一個(gè)高性能控制方法,論文最后討論了直接轉(zhuǎn)矩控制理論在永磁同步電動(dòng)機(jī)控制上的運(yùn)用,并使MATLAB工具對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)進(jìn)行了仿真研究,仿真結(jié)果表明,直接轉(zhuǎn)矩控制具有動(dòng)態(tài)性能好,靜差小以及魯棒性好的特點(diǎn).
標(biāo)簽： 永磁同步電動(dòng)機(jī) 變頻調(diào)速系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-07-06
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在國內(nèi)，目前工控領(lǐng)域廣泛用到的伺服系統(tǒng)(包括伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動(dòng)器)有整套購買國外某一個(gè)廠商的，也有自己開發(fā)電機(jī)，然后購買國外的伺服驅(qū)動(dòng)器來配置伺服系統(tǒng)。前一種情況伺服電機(jī)與驅(qū)動(dòng)器之間的整合程度是比較高，而后一種情況伺服電機(jī)的設(shè)計(jì)容易忽視與之配套的伺服驅(qū)動(dòng)器的控制策略以及伺服驅(qū)動(dòng)器的輸出電壓，輸出電流特點(diǎn)，很容易造成所設(shè)計(jì)的伺服電機(jī)不能充分發(fā)揮其性能以及材料的不合理利用。本文討論了作為伺服電機(jī)用的永磁同步電動(dòng)機(jī)在整合伺服驅(qū)動(dòng)器控制方式和輸出電壓、電流特性下的設(shè)計(jì)過程。 本文首先簡要介紹了永磁同步電動(dòng)機(jī)作為伺服電機(jī)較其他類型的電機(jī)的優(yōu)勢，接著以永磁同步電動(dòng)機(jī)作為伺服電機(jī)，對(duì)給定指標(biāo)要求的永磁同步電動(dòng)機(jī)，在永磁體分別采用表面安裝和內(nèi)置兩種轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)時(shí)進(jìn)行了場路結(jié)合的設(shè)計(jì)與分析，分析了在磁場定向控制方式下兩種轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)的永磁同步電動(dòng)機(jī)的工作特性、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)等。得出了永磁體表面安裝轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)的永磁同步電動(dòng)機(jī)作為伺服電機(jī)時(shí)更適合磁場定向控制運(yùn)行的結(jié)論。 此外，從已經(jīng)成功設(shè)計(jì)了的永磁同步電動(dòng)機(jī)出發(fā)，整合所設(shè)計(jì)的永磁同步電動(dòng)機(jī)將要采用的驅(qū)動(dòng)器其控制方式，并在一些有依據(jù)的假設(shè)前提下確定了電機(jī)的能量包函數(shù)(包括功率、轉(zhuǎn)速等一些額定指標(biāo))與一些主要尺寸函數(shù)表達(dá)式。初步得出了一種行之有效的、快速確定使用同一套定轉(zhuǎn)子沖片伺服電機(jī)尺寸的方法。 最后試制了樣機(jī)以及其在伺服驅(qū)動(dòng)器下進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，并比較分析了實(shí)驗(yàn)和理論分析的結(jié)果。
標(biāo)簽： 三相交流 伺服 永磁同步電動(dòng)機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-05-30
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本文通過對(duì)永磁同步電機(jī)進(jìn)行了建模，提出了永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型。分析了永磁同步電機(jī)矢量控制的原理和特點(diǎn)，選取了采用基于id=0轉(zhuǎn)子磁場定向的方案，確立了基于矢量控制PMSM三閉環(huán)調(diào)節(jié)的伺服控制系統(tǒng)的實(shí)施方案。給出了伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及伺服控制中的一些控制策略，并進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，表明該方案是切實(shí)可行的。在此基礎(chǔ)上，確立了以MC56F8357為核心的永磁同步電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)控制器的硬件系統(tǒng)，搭建了相應(yīng)的試驗(yàn)平臺(tái)。在Codewarrior集成開發(fā)環(huán)境下完成了整個(gè)伺服控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，并在PCMaster的基礎(chǔ)上完成了伺服控制系統(tǒng)上位機(jī)控制界面的設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)及使用證明，所研制的試驗(yàn)軟硬件平臺(tái)能很好地完成永磁同步電機(jī)位置伺服控制功能，能夠完全滿足高性能伺服控制系統(tǒng)的基本要求。
標(biāo)簽： 永磁同步電機(jī) 伺服控制 系統(tǒng)研究
上傳時(shí)間： 2013-08-02
上傳用戶：sh19831212
作為數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人等的重要組成部分，隨著加工制造、汽車等行業(yè)的發(fā)展，永磁交流伺服系統(tǒng)成為國內(nèi)外研究和應(yīng)用的一個(gè)重要領(lǐng)域。同時(shí)隨著功率電子器件和微處理器的進(jìn)步，伺服系統(tǒng)也逐步向全數(shù)字化方向發(fā)展，全數(shù)字化系統(tǒng)具有可靠性高、實(shí)現(xiàn)新控制策略容易、功能豐富等優(yōu)點(diǎn)。 本文論述了永磁同步電機(jī)空間矢量脈寬調(diào)制控制的最新發(fā)展，分析了從基礎(chǔ)理論到最新的控制算法的有關(guān)永磁同步電機(jī)空間矢量控制的許多問題。在對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)(PMSM)的數(shù)學(xué)模型和控制理論進(jìn)行全面、深入研究的基礎(chǔ)上，本文在PMSM 的電壓空間矢量的弱磁控制方面做了大量的理論和實(shí)驗(yàn)研究，提出一種基于空間矢量PWM (SVPWM)的PMSM 定子磁鏈弱磁控制定方法，在電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到基本轉(zhuǎn)速之前采用最大轉(zhuǎn)矩/電流策略控制，超過基本轉(zhuǎn)速之后采用弱磁擴(kuò)速的電流控制策略，使電機(jī)具有更大的調(diào)速空間，該策略可實(shí)現(xiàn)電壓矢量近似連續(xù)調(diào)節(jié)，有效減小了PMSM 的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，提高了系統(tǒng)的性能，仿真結(jié)果證明了這一結(jié)論。 在上述工作的基礎(chǔ)上，研制開發(fā)了一套基于TMS320LF2407A 的高性能全數(shù)字永磁交流調(diào)速系統(tǒng)。該系統(tǒng)以空間矢量PWM 控制為核心。
標(biāo)簽： 永磁同步電動(dòng)機(jī) 調(diào)速控制
上傳時(shí)間： 2013-06-08
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開發(fā)和研制無鐵心永磁電機(jī)是當(dāng)前電機(jī)領(lǐng)域的一項(xiàng)重要課題，無鐵心永磁電機(jī)可以解決傳統(tǒng)有鐵心電機(jī)存在的重量重、損耗高、振動(dòng)噪聲大等問題。開發(fā)無鐵心永磁電機(jī)需要準(zhǔn)確計(jì)算電機(jī)的參數(shù)和性能，而實(shí)現(xiàn)這一任務(wù)的重要前提是獲得正確的磁場分布。無鐵心永磁電機(jī)氣隙外沒有鐵磁材料，其自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了無鐵心永磁電機(jī)的氣隙磁場屬于三維開域磁場，開域磁場工程問題的計(jì)算是近年來計(jì)算電磁學(xué)的研究熱點(diǎn)之一。 本文的研究內(nèi)容是國家高技術(shù)研究發(fā)展(863)計(jì)劃項(xiàng)目“新型稀土永磁電機(jī)設(shè)計(jì)與集成技術(shù)”的關(guān)鍵技術(shù)之一。針對(duì)無鐵心永磁電機(jī)的實(shí)際工程問題，計(jì)算方法的選擇力求既能保證一定的計(jì)算精度，又能節(jié)約計(jì)算機(jī)內(nèi)存和CPU時(shí)間。根據(jù)對(duì)各種開域電磁場計(jì)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(jī)三維開域磁場計(jì)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(jī)三維開域磁場計(jì)算方法的研究。首先提出了基于標(biāo)量磁位的漸近邊界條件，建立了球形邊界的標(biāo)量磁位漸近邊界條件數(shù)學(xué)模型。為了盡可能減少節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，結(jié)合無鐵心永磁電機(jī)的具體結(jié)構(gòu)，推導(dǎo)了適合于盒形截?cái)噙吔绾蛨A柱形截?cái)噙吔缟虾啽阋仔械囊浑A和二階標(biāo)量漸近邊界條件算子，該算子具有簡單、有限元實(shí)施容易的特點(diǎn)。其次研究并建立了標(biāo)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(xué)模型，并提出具體的實(shí)施方法，推導(dǎo)出相應(yīng)的離散方程。通過對(duì)具有解析解的長方永磁體三維開域磁場的實(shí)例計(jì)算，驗(yàn)證了方法和所編程序的正確性，并將漸近邊界條件法與截?cái)喾ㄔ谟?jì)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?cái)噙吔鐥l件相比，計(jì)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?cái)喾ㄏ啾龋瑵u近邊界條件法更節(jié)約計(jì)算機(jī)內(nèi)存和CPU時(shí)間，比較好地處理了計(jì)算量與計(jì)算精度之間的矛盾。 第二部分針對(duì)Halbach陣列內(nèi)轉(zhuǎn)子無鐵心永磁電機(jī)三維開域磁場問題進(jìn)行深入研究。利用漸近邊界條件法，定量地計(jì)算了在定轉(zhuǎn)子均無鐵心的情況下電機(jī)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(jī)磁場的空間分布規(guī)律。 第三部分針對(duì)不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的Halbach磁體陣列電機(jī)磁場問題進(jìn)行對(duì)比研究。通過大量的計(jì)算，探討了Halbach陣列永磁電機(jī)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(duì)端部漏磁的影響規(guī)律，給出了無鐵心永磁電機(jī)漏磁系數(shù)、電樞計(jì)算長度等主要設(shè)計(jì)參數(shù)隨電機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸的變化規(guī)律。 第四部分針對(duì)具有試驗(yàn)數(shù)據(jù)的三種結(jié)構(gòu)的無鐵心永磁電機(jī)樣機(jī)進(jìn)行了計(jì)算和分析，計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合，從而驗(yàn)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(shí)用性。
上傳時(shí)間： 2013-06-22
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本課題是國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)資助項(xiàng)目“微型燃?xì)廨啓C(jī)一高速發(fā)電機(jī)分布式發(fā)電與能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)研究”(50437010)的部分研究內(nèi)容。高速電機(jī)的體積小、功率密度大和效率高，正在成為電機(jī)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。高速電機(jī)的主要特點(diǎn)有兩個(gè)：一是轉(zhuǎn)子的高速旋轉(zhuǎn)，二是定子繞組電流和鐵心中磁通的高頻率，由此決定了不同于普通電機(jī)的高速電機(jī)特有的關(guān)鍵技術(shù)。本文針對(duì)高速永磁電機(jī)的機(jī)械與電磁特性及其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入地研究，主要包括以下內(nèi)容： 首先，進(jìn)行了高速永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)度分析。根據(jù)永磁體抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)大于抗拉強(qiáng)度的特點(diǎn)，提出了一種采用整體永磁體外加非導(dǎo)磁高強(qiáng)度合金鋼護(hù)套的新型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。永磁體與護(hù)套之間采用過盈配合，用護(hù)套對(duì)永磁體施加的靜態(tài)預(yù)壓力抵消高速旋轉(zhuǎn)離心力產(chǎn)生的拉應(yīng)力，使永磁體高速旋轉(zhuǎn)時(shí)仍承受一定的壓應(yīng)力，從而保證永磁轉(zhuǎn)子的安全運(yùn)行。基于彈性力學(xué)厚壁筒理論與有限元接觸理論，建立了新型高速永磁轉(zhuǎn)子應(yīng)力計(jì)算模型，確定了護(hù)套和永磁體之間的過盈量，計(jì)算了永磁體和護(hù)套中的應(yīng)力分布。該種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度計(jì)算方法已應(yīng)用于高速永磁電機(jī)的樣機(jī)設(shè)計(jì)。 其次，進(jìn)行了高速永磁轉(zhuǎn)子的剛度分析和磁力軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算。基于電磁場理論分析了磁力軸承支承的各向同性，利用氣隙靜態(tài)偏置磁通密度計(jì)算了磁力軸承的線性支承剛度，在對(duì)高速電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)離散化的基礎(chǔ)上建立了磁力軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程，采用有限元法計(jì)算了高速永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速。利用該計(jì)算方法設(shè)計(jì)的1臺(tái)采用磁力軸承的高速電機(jī)，已成功實(shí)現(xiàn)60000r/min的運(yùn)行。 再次，進(jìn)行了高速永磁電機(jī)的定子設(shè)計(jì)，提出了一種新型環(huán)形繞組結(jié)構(gòu)。環(huán)型繞組線圈的下層邊放在定子鐵心的6個(gè)槽中，而上層邊分布在定子鐵心軛部外緣的24個(gè)槽中，不但增加了定子表面的通風(fēng)散熱面積，使冷卻氣流直接冷卻定子繞組，更為重要的是，解決了傳統(tǒng)2極電機(jī)繞組端部軸向過長的難題，使轉(zhuǎn)子軸向長度大為縮短，從而增加了高速永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的剛度。 然后，采用場路耦合以及解析與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法，分析計(jì)算了高速永磁電機(jī)的損耗和溫升，并對(duì)高速永磁發(fā)電機(jī)的電磁特性進(jìn)行了仿真。高速電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是體積小和功率密度大，然而隨之而來的缺點(diǎn)是單位體積的損耗大，以及因散熱面積小造成的散熱困難。損耗和溫升的準(zhǔn)確計(jì)算對(duì)高速電機(jī)的安全運(yùn)行至關(guān)重要。為了準(zhǔn)確計(jì)算高速電機(jī)的高頻鐵耗，對(duì)定子鐵心所采用的各向異性冷軋電工鋼片制作的試件，進(jìn)行了不同頻率和不同軋制方向的導(dǎo)磁性能和損耗系數(shù)測定。然后采用場路耦合的方法，分析計(jì)算了高速電機(jī)的定子鐵耗和銅耗、轉(zhuǎn)子護(hù)套和永磁體內(nèi)的高頻附加損耗以及轉(zhuǎn)子表面的風(fēng)磨損耗。在損耗分析的基礎(chǔ)上，計(jì)算了高速電機(jī)的溫升。最后，設(shè)計(jì)制造了一臺(tái)額定轉(zhuǎn)速為60000r/min的高速永磁電機(jī)試驗(yàn)樣機(jī)，并進(jìn)行了初步的試驗(yàn)研究。測量了電機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下空載運(yùn)行時(shí)的定、轉(zhuǎn)子溫升及定子繞組的反電動(dòng)勢波形。通過與仿真結(jié)果的對(duì)比，部分驗(yàn)證了高速永磁電機(jī)理論分析和設(shè)計(jì)方法的正確性。在此基礎(chǔ)上，提出一種高速永磁電機(jī)的改進(jìn)設(shè)計(jì)方案，為進(jìn)一步的研究工作打下了基礎(chǔ)。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)去掉了風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中常見的齒輪箱，讓風(fēng)力機(jī)直接拖動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)在低速狀態(tài)，這就沒有了齒輪箱所帶來的噪聲、故障率高和維護(hù)成本大等問題，提高了運(yùn)行可靠性。它不同于電勵(lì)磁的凸極同步發(fā)電機(jī)，而是采用高磁能積的永磁材料作為磁極，就省去了勵(lì)磁繞組產(chǎn)生的損耗，使得電機(jī)的結(jié)構(gòu)變得簡單，效率也隨之提高。 直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速低，一般定子外徑都比較大。為了電機(jī)的運(yùn)輸方便和良好的冷卻效果，本文選擇內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁同步發(fā)電機(jī)作為設(shè)計(jì)類型。首先提出了電機(jī)設(shè)計(jì)的目標(biāo)，即在滿足電機(jī)設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上提高運(yùn)行的可靠性和降低成本。然后根據(jù)等效磁路法編制了電磁計(jì)算程序，據(jù)此進(jìn)行了電機(jī)的初始設(shè)計(jì)。然后使用有限元的方法分析了電機(jī)在各種運(yùn)行狀態(tài)下的性能，最后設(shè)計(jì)了電機(jī)的通風(fēng)系統(tǒng)并進(jìn)行了通風(fēng)計(jì)算。
標(biāo)簽： 直驅(qū) 永磁同步 電機(jī)設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-07-06
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