本文通過(guò)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(chǎng)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(kāi)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
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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(chē)等行業(yè)的發(fā)展，永磁交流伺服系統(tǒng)成為國(guó)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(wèn)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(guò)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(kāi)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(kāi)發(fā)和研制無(wú)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(wú)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(wèn)題。開(kāi)發(fā)無(wú)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(chǎng)分布。無(wú)鐵心永磁電機(jī)氣隙外沒(méi)有鐵磁材料，其自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了無(wú)鐵心永磁電機(jī)的氣隙磁場(chǎng)屬于三維開(kāi)域磁場(chǎng)，開(kāi)域磁場(chǎng)工程問(wèn)題的計(jì)算是近年來(lái)計(jì)算電磁學(xué)的研究熱點(diǎn)之一。 本文的研究?jī)?nèi)容是國(guó)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(wú)鐵心永磁電機(jī)的實(shí)際工程問(wèn)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(kāi)域電磁場(chǎng)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(wú)鐵心永磁電機(jī)三維開(kāi)域磁場(chǎng)計(jì)算問(wèn)題。 本文主要由以下幾部分組成： 第一部分為無(wú)鐵心永磁電機(jī)三維開(kāi)域磁場(chǎng)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(wú)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?jiǎn)便易行的一階和二階標(biāo)量漸近邊界條件算子，該算子具有簡(jiǎn)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(kāi)域靜磁場(chǎng)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(guò)對(duì)具有解析解的長(zhǎng)方永磁體三維開(kāi)域磁場(chǎng)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(wú)鐵心永磁電機(jī)三維開(kāi)域磁場(chǎng)問(wèn)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(wú)鐵心的情況下電機(jī)內(nèi)部及周?chē)艌?chǎng)的大小，總結(jié)出了Halbach陣列無(wú)鐵心永磁電機(jī)磁場(chǎng)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(chǎng)問(wèn)題進(jìn)行對(duì)比研究。通過(guò)大量的計(jì)算，探討了Halbach陣列永磁電機(jī)在轉(zhuǎn)子無(wú)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(zhǎng)度對(duì)端部漏磁的影響規(guī)律，給出了無(wú)鐵心永磁電機(jī)漏磁系數(shù)、電樞計(jì)算長(zhǎng)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(wú)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(kāi)域磁場(chǎng)問(wèn)題的有效性和實(shí)用性。
標(biāo)簽： 永磁電機(jī) 分 磁場(chǎng)
上傳時(shí)間： 2013-06-22
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本課題是國(guó)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?jī)?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(guò)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(guò)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(chǎng)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(guò)長(zhǎng)的難題，使轉(zhuǎn)子軸向長(zhǎng)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(chǎng)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(lái)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(cè)定。然后采用場(chǎng)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(cè)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(shì)波形。通過(guò)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(jiàn)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(méi)有了齒輪箱所帶來(lái)的噪聲、故障率高和維護(hù)成本大等問(wèn)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(jiǎn)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(lèi)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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本課題來(lái)源于國(guó)家863計(jì)劃《高速高效防爆稀土永磁同步電機(jī)研究》項(xiàng)目的部分研究?jī)?nèi)容。為了進(jìn)一步提高稀土永磁同步電動(dòng)機(jī)的效率，本論文主要采用有限元分析與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法，重點(diǎn)針對(duì)稀土永磁同步電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的諧波轉(zhuǎn)子銅耗、瞬態(tài)起動(dòng)過(guò)程以及空載諧波磁場(chǎng)進(jìn)行了深入研究。 論文利用有限元電磁場(chǎng)仿真軟件MagNet，對(duì)油田抽油用22kW稀土永磁同步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行了詳細(xì)的電磁場(chǎng)仿真計(jì)算，首次，對(duì)諧波磁場(chǎng)引起的稀土永磁同步電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)子銅耗進(jìn)行了深入分析。通過(guò)對(duì)22kW電機(jī)的間接法和直接法效率實(shí)驗(yàn)，分離出諧波引起的雜散損耗，并與仿真計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，證明了：實(shí)際稀土永磁同步電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)是存在轉(zhuǎn)子銅耗的，這也是和傳統(tǒng)稀土永磁同步電動(dòng)機(jī)理論不同的地方。研究成果《稀土永磁同步電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)子銅耗分析》發(fā)表在核心期刊《微特電機(jī)》2006年第9期上。 論文采用有限元MagNet對(duì)抽油用22kW稀土永磁同步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行了起動(dòng)過(guò)程的仿真研究，并利用先進(jìn)的動(dòng)態(tài)示波記錄儀DL750對(duì)22kW電機(jī)進(jìn)行了空載起動(dòng)過(guò)程的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明有限元電磁仿真計(jì)算結(jié)果是準(zhǔn)確的，也為稀土永磁同步電動(dòng)機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了參考依據(jù)。研究成果《基于有限元的稀土永磁同步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程仿真研究》發(fā)表在核心期刊《微特電機(jī)》2007年第1期上。 論文應(yīng)用有限元電磁場(chǎng)軟件MagNet對(duì)作者設(shè)計(jì)的370W稀土永磁同步電動(dòng)機(jī)的空載氣隙磁場(chǎng)進(jìn)行了仿真分析，得到空載諧波磁場(chǎng)的波形畸變率是6.23﹪；為了驗(yàn)證有限元分析結(jié)果的正確性，專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)了兩臺(tái)370W稀土永磁同步電動(dòng)機(jī)對(duì)拖實(shí)驗(yàn)，利用WT3000電力分析儀分析出：實(shí)際空載氣隙磁場(chǎng)波形的畸變率是3.26﹪；通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和仿真結(jié)果的對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)實(shí)際電機(jī)的轉(zhuǎn)子鼠籠條對(duì)電機(jī)空載諧波磁場(chǎng)有很好的抑止作用。初步的研究成果《稀土永磁同步電動(dòng)機(jī)空載氣隙磁場(chǎng)的諧波分析研究》于2006年12月投到核心期刊《微特電機(jī)》上。
標(biāo)簽： 有限元分析 稀土 永磁同步電動(dòng)機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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永磁電動(dòng)機(jī)相比其他類(lèi)型的電動(dòng)機(jī)其性能指標(biāo)突出，將廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)。但是隨著電機(jī)工業(yè)朝著大容量、高功率密度、小體積的趨勢(shì)發(fā)展，永磁電動(dòng)機(jī)溫升與其它各項(xiàng)指標(biāo)在配合上發(fā)生了分歧。為了解決這些問(wèn)題，就要對(duì)永磁電機(jī)進(jìn)行合理的冷卻設(shè)計(jì)及溫度計(jì)算。永磁電機(jī)的溫升計(jì)算除了要考察定子繞組處的受熱，同時(shí)也要兼顧永磁體的溫度情況‰本文對(duì)永磁電機(jī)的溫度計(jì)算及冷卻系統(tǒng)進(jìn)行了如下分析設(shè)計(jì)： 首先，通過(guò)電磁學(xué)與傳熱學(xué)、流體力學(xué)等邊緣學(xué)科，對(duì)永磁電機(jī)進(jìn)行溫度場(chǎng)分析。其中對(duì)自冷徑向永磁電機(jī)溫度場(chǎng)進(jìn)行詳細(xì)地分析與計(jì)算。利用等效熱網(wǎng)絡(luò)法，即離散網(wǎng)格，使參數(shù)集中化，列出方程組，解出各剖分點(diǎn)的溫度值。采用與其相對(duì)應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)公式及實(shí)驗(yàn)結(jié)果確定永磁電機(jī)的散熱系數(shù)。 其次對(duì)徑向永磁電機(jī)的損耗分布進(jìn)行說(shuō)明，不僅從數(shù)量上對(duì)槽內(nèi)繞組損耗和端部繞組損耗做出了區(qū)分，而且從理論上對(duì)定子軛部和定子齒部的損耗進(jìn)行分析，以確保在損耗分布上盡量使誤差減少。其次利用ANSYS、ANSOFT軟件，采用有限元方法對(duì)永磁電機(jī)穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)時(shí)的溫度分布情況進(jìn)行分析。利用上述方法對(duì)TYJS機(jī)床電機(jī)4.4kW-3000進(jìn)行分析，比較其理論值與實(shí)驗(yàn)值之問(wèn)的誤差，結(jié)果比較滿意。 最后，本文對(duì)5kW-450雙定子-單轉(zhuǎn)子盤(pán)式電機(jī)的溫度場(chǎng)進(jìn)行分析。由于徑向電機(jī)與盤(pán)式電機(jī)在結(jié)構(gòu)上的區(qū)別，分別對(duì)盤(pán)式電機(jī)的損耗分布、散熱系數(shù)的求取等不同之處與徑向電機(jī)進(jìn)行比較。對(duì)盤(pán)式電動(dòng)機(jī)外部冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上，采用假定系數(shù)法，反推風(fēng)扇結(jié)構(gòu)，合理地設(shè)計(jì)了該樣機(jī)的冷卻系統(tǒng)。通過(guò)以上的分析，能夠較準(zhǔn)確計(jì)算電機(jī)的溫度值，從中得出其局部過(guò)熱點(diǎn)。這樣給電機(jī)的改進(jìn)和研制都帶來(lái)了方便。
標(biāo)簽： 永磁電機(jī) 冷卻 溫升計(jì)算
上傳時(shí)間： 2013-06-14
上傳用戶：szchen2006
盤(pán)式永磁電機(jī)因其較高的轉(zhuǎn)矩密度和良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，在各種驅(qū)動(dòng)、伺服和控制領(lǐng)域得到了迅速的推廣和應(yīng)用。本文針對(duì)盤(pán)式永磁同步電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)展開(kāi)研究，所做工作主要包括以下幾個(gè)部分： 首先，從電機(jī)的主要尺寸方程入手將盤(pán)式永磁電機(jī)和徑向永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)矩密度進(jìn)行了比較，得到了兩種電機(jī)轉(zhuǎn)矩密度的變化關(guān)系。推導(dǎo)了六相盤(pán)式永磁同步電動(dòng)機(jī)的電樞反應(yīng)電抗、槽漏抗等的計(jì)算公式，同時(shí)也給出了這些參數(shù)相應(yīng)的有限元計(jì)算方法，兩種計(jì)算結(jié)果基本一致。并且在對(duì)多極少齒結(jié)構(gòu)電機(jī)的漏磁系數(shù)進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，總結(jié)了該類(lèi)電機(jī)的漏磁系數(shù)的計(jì)算方法。 其次，采用了針對(duì)六相電機(jī)的22極24槽結(jié)構(gòu)，使得電機(jī)的主要尺寸減小，電機(jī)定子沖槽、電樞下線等工藝要求降低。利用有限元法和傅立葉分析求解對(duì)永磁體的形狀進(jìn)行優(yōu)化，可使得永磁電機(jī)氣隙磁密波形畸變率減小，進(jìn)而降低的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。定量分析了不同定子槽口寬度對(duì)空載反電動(dòng)勢(shì)波形和齒槽轉(zhuǎn)矩的影響規(guī)律。 通過(guò)對(duì)盤(pán)式永磁電機(jī)的磁場(chǎng)分布特點(diǎn)的研究，編寫(xiě)了分環(huán)法盤(pán)式永磁電機(jī)電磁設(shè)計(jì)程序。通過(guò)對(duì)樣機(jī)設(shè)計(jì)值與實(shí)驗(yàn)值比較，不斷對(duì)盤(pán)式永磁電動(dòng)機(jī)的電磁程序進(jìn)行完善和修正，目前已經(jīng)形成了一個(gè)比較實(shí)用可靠的CAD軟件。 對(duì)盤(pán)式永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子盤(pán)體進(jìn)行剛度計(jì)算，并且也對(duì)電機(jī)的定子進(jìn)行了固有頻率的計(jì)算，保證了電機(jī)的可靠運(yùn)行。 最后，在上述研究的基礎(chǔ)上，本文設(shè)計(jì)制造了一臺(tái)5kW的雙定子單轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的盤(pán)式永磁同步電動(dòng)機(jī)樣機(jī)并做了詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論分析基本一致。
標(biāo)簽： 高功率密度 永磁同步電動(dòng)機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-07-29
上傳用戶：acon
無(wú)刷直流電機(jī)(BLDCM)是隨著電機(jī)控制技術(shù)、電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展而出現(xiàn)的一種新型電機(jī)。它是在有刷直流電機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。無(wú)刷直流電機(jī)具有交流電機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便等一系列特點(diǎn)，又具有直流電機(jī)的運(yùn)行效率高、無(wú)勵(lì)磁損耗以及調(diào)速性能好等諸多優(yōu)點(diǎn)，在很多場(chǎng)合有廣泛的應(yīng)用前景，成為了國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。無(wú)刷直流電機(jī)傳統(tǒng)的理論部分分析和設(shè)計(jì)方法已經(jīng)比較成熟，因此對(duì)無(wú)刷直流電機(jī)控制策略的研究就顯得十分重要。 PID控制以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、易于工程實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)至今仍被廣泛應(yīng)用。在系統(tǒng)模型參數(shù)變化不大的情況下，PID控制性能優(yōu)良。但在工業(yè)上有許多無(wú)法建立精確數(shù)學(xué)模型的復(fù)雜控制對(duì)象和非線性控制對(duì)象，若采用傳統(tǒng)的PID進(jìn)行控制的話，那么很難獲得比較理想的控制效果。 對(duì)于無(wú)刷直流電機(jī)而言，它是一個(gè)多變量、強(qiáng)耦合的非線性系統(tǒng)，固定參數(shù)的PID調(diào)節(jié)器無(wú)法得到很理想的控制性能指標(biāo)。基于以上原因，本文以無(wú)刷直流電機(jī)為控制對(duì)象，通過(guò)分析無(wú)刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，以BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了應(yīng)用于無(wú)刷直流電機(jī)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器。 在MATLAB平臺(tái)上，先利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器，給出相應(yīng)的控制算法，對(duì)典型的參數(shù)時(shí)變非線性系統(tǒng)的控制進(jìn)行了仿真研究。仿真結(jié)果表明，同傳統(tǒng)PID控制器相比，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器對(duì)模型、環(huán)境具有較好的適應(yīng)能力與較強(qiáng)的魯棒性，有效的改善了系統(tǒng)的控制結(jié)果，達(dá)到了預(yù)期的目的。隨后利用SIMULNK建立了無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的仿真模型。分別采用普通PID控制器和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器對(duì)電機(jī)的不同運(yùn)行狀況進(jìn)行了仿真分析。仿真結(jié)果驗(yàn)證了所建模型的正確性，并證明了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的優(yōu)越性。
標(biāo)簽： PID BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 無(wú)刷直流電機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-08-04
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風(fēng)能是可再生能源，世界各國(guó)越來(lái)越重視風(fēng)能的開(kāi)發(fā)和利用。國(guó)內(nèi)外學(xué)者也開(kāi)始研究高效率永磁電機(jī)在風(fēng)力發(fā)電上的應(yīng)用。在山東省科技廳資助下，本文研究了一種新型結(jié)構(gòu)的雙轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機(jī)，其高運(yùn)行效率和特殊的電機(jī)結(jié)構(gòu)，使其在小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中存在著巨大優(yōu)勢(shì)。本文主要研究的內(nèi)容如下： 第一部分首先給出了雙轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、等效磁路、工作原理，然后對(duì)雙轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)電樞反應(yīng)電感參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。 第二部分對(duì)雙轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)的空載感應(yīng)電勢(shì)進(jìn)行解析計(jì)算和有限元分析驗(yàn)證。首先通過(guò)引入相對(duì)比磁導(dǎo)函數(shù)，給出了雙轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)考慮齒槽效應(yīng)時(shí)定子表面的磁場(chǎng)分布，并給出了相應(yīng)的波形。然后采用矢量合成法推導(dǎo)了空載感應(yīng)電勢(shì)的表達(dá)式，為了驗(yàn)證空載電勢(shì)解析法的正確性，本文采用有限元法對(duì)其分析計(jì)算。通過(guò)比較得出：解析法和有限元法吻合很好。最后，針對(duì)雙轉(zhuǎn)子電機(jī)的特殊結(jié)構(gòu)，提出了三種改善電勢(shì)波形的方法，并利用解析法對(duì)其進(jìn)行分析，證明了這幾種措施的可行性。 第三部分針對(duì)halbach磁體電機(jī)在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的潛在優(yōu)勢(shì)，主要研究了halbach磁體結(jié)構(gòu)雙轉(zhuǎn)子電機(jī)的電勢(shì)和齒槽轉(zhuǎn)矩。首先給出了halbach陣列的基本原理，采用有限元法分析了halbach磁體結(jié)構(gòu)雙轉(zhuǎn)子電機(jī)的磁場(chǎng)分布及空載電勢(shì)波形，并對(duì)其進(jìn)行了諧波分析。最后利用能量的虛位移法推導(dǎo)了雙轉(zhuǎn)子電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩，對(duì)于halbach磁體雙轉(zhuǎn)子電機(jī)，提出了三種減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的方法，并通過(guò)有限元分析進(jìn)行了比較，證明了這幾種措施的可行性。 第四部分對(duì)雙轉(zhuǎn)子電機(jī)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析，提出了先分別設(shè)計(jì)內(nèi)外電機(jī)再統(tǒng)一調(diào)整的設(shè)計(jì)方法，最后設(shè)計(jì)制作了樣機(jī)，給出了樣機(jī)圖片。并對(duì)樣機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)量不同轉(zhuǎn)速下電機(jī)的空載電勢(shì)波形，電機(jī)的電勢(shì)-轉(zhuǎn)速曲線，電機(jī)的負(fù)載電壓-電流特性曲線，并測(cè)量了電樞反應(yīng)電感數(shù)值，通過(guò)對(duì)比可以得出：試驗(yàn)值、解析值和有限元值吻合很好。
標(biāo)簽： 轉(zhuǎn)子 風(fēng)力發(fā)電機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-08-04
上傳用戶：ztj182002
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