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)動器)有整套購買國外某一個廠商的，也有自己開發(fā)電機(jī)，然后購買國外的伺服驅(qū)動器來配置伺服系統(tǒng)。前一種情況伺服電機(jī)與驅(qū)動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)動器的控制策略以及伺服驅(qū)動器的輸出電壓，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)用的永磁同步電動機(jī)在整合伺服驅(qū)動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機(jī)作為伺服電機(jī)，對給定指標(biāo)要求的永磁同步電動機(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)的永磁同步電動機(jī)的工作特性、轉(zhuǎn)矩脈動等。得出了永磁體表面安裝轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)的永磁同步電動機(jī)作為伺服電機(jī)時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)了的永磁同步電動機(jī)出發(fā)，整合所設(shè)計(jì)的永磁同步電動機(jī)將要采用的驅(qū)動器其控制方式，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 永磁同步電動機(jī)
上傳時間： 2013-05-30
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直線電動機(jī)直接驅(qū)動運(yùn)動設(shè)備，省略了機(jī)械轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，完全消除機(jī)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(yīng)和高速度等特征，是先進(jìn)加工中心的標(biāo)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(yīng)用，吸引了越來越多的研究機(jī)構(gòu)和人員投入到這一領(lǐng)域中來。 永磁直線同步電機(jī)與普通的直線異步電機(jī)相比，具有效率高、輸出力矩大、體積小、易于控制等優(yōu)點(diǎn)，極大地提高了進(jìn)給系統(tǒng)的快速響應(yīng)性和運(yùn)動精度，成為新一代超精密機(jī)床中最具有代表的技術(shù)。永磁直線同步電機(jī)伺服控制系統(tǒng)將是當(dāng)前和今后直線電機(jī)發(fā)展應(yīng)用的一個方向。 本文以直線電機(jī)理論為依據(jù)，以現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備及新的實(shí)驗(yàn)方法為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了永磁直線同步電動機(jī)控制系統(tǒng)，分析了永磁直線同步電機(jī)控制系統(tǒng)中存在的難點(diǎn)，并對直線電動機(jī)控制系統(tǒng)的控制性能進(jìn)行了初步的實(shí)驗(yàn)研究。 首先，介紹了永磁直線同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理、相關(guān)控制策略，對直線電機(jī)控制難點(diǎn)進(jìn)行了探討。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了永磁直線同步電機(jī)的控制系統(tǒng)的總體方案。 然后針對永磁直線同步電機(jī)控制系統(tǒng)的主要難點(diǎn)，分為位置檢測技術(shù)，硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)和軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)三個方面對控制系統(tǒng)進(jìn)行分析。根據(jù)永磁直線同步電機(jī)的特點(diǎn)，提出一種簡易的初始位置檢測方法，并設(shè)計(jì)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(jī)制的電機(jī)控制軟件存在響應(yīng)不及時、不穩(wěn)定等弊病，提出了基于嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)機(jī)制上編寫電機(jī)控制軟件。 最后基于樣機(jī)和控制器做了相應(yīng)試驗(yàn)，分析了試驗(yàn)結(jié)果，并提出了存在的問題和下一步的工作展望。
標(biāo)簽： 直線 同步電機(jī) 控制技術(shù)
上傳時間： 2013-06-20
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永磁無刷直流電動機(jī)利用轉(zhuǎn)子上的永磁體激磁，采用電子換相取代機(jī)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(yīng)用。但是，由于永磁無刷直流電動機(jī)本身存在較大的轉(zhuǎn)矩脈動，從而使電機(jī)運(yùn)行性能存在缺陷，限制了它在精密傳動系統(tǒng)中的應(yīng)用。本文在開發(fā)完成永磁無刷直流電動機(jī)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(jī)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(dǎo)通控制策略的基礎(chǔ)上，融入矢量控制策略，使得電機(jī)在運(yùn)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(shí)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(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(jī)的運(yùn)行原理，給出了電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，在此基礎(chǔ)上，利用Matlab/Simulink軟件建立了電機(jī)及控制系統(tǒng)的仿真模型，并給出了仿真和實(shí)驗(yàn)波形。 第三章介紹基于TI公司TMS320F240PQA芯片的永磁直流無刷電機(jī)控制器的設(shè)計(jì)，并對系統(tǒng)主電路、驅(qū)動模塊、電流檢測、過壓保護(hù)等電路作了詳細(xì)的介紹，對設(shè)計(jì)中容易出現(xiàn)的問題進(jìn)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(jī)在運(yùn)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(dá)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(yùn)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(dú)立模塊，并重點(diǎn)介紹了系統(tǒng)啟動、轉(zhuǎn)速計(jì)算、轉(zhuǎn)子位置計(jì)算、sinθ和cosθ的計(jì)算、PWM輸出等幾個部分，并給出實(shí)驗(yàn)波形驗(yàn)證其可行性。
標(biāo)簽： 直流無刷電機(jī) 方法研究 驅(qū)動
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本文通過對永磁同步電機(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)動控制器的硬件系統(tǒng)，搭建了相應(yīng)的試驗(yàn)平臺。在Codewarrior集成開發(fā)環(huán)境下完成了整個伺服控制系統(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
上傳時間： 2013-08-02
上傳用戶：sh19831212
稀土永磁無刷直流電動機(jī)采用高磁能積的稀土永磁材料，同時采用電子換向技術(shù)去掉了電刷，使得它具有結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、體積小、質(zhì)量輕、損耗小、效率高、運(yùn)行特性優(yōu)良等特點(diǎn)，從而廣泛應(yīng)用于航空航天、精密儀器、工業(yè)控制等許多對電機(jī)運(yùn)行性能要求較高的場合。因此，對稀土永磁無刷直流電機(jī)的研究具有重要的意義。本文對稀土永磁無刷直流電動機(jī)設(shè)計(jì)方法和分析方法進(jìn)行了研究： 永磁電機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算中傳統(tǒng)的一般采用比較簡單的磁路法，用磁鋼工作圖計(jì)算靜態(tài)及動態(tài)的工作點(diǎn)，這顯然不能滿足精確性的要求。本文采用了場路結(jié)合的方法，首先利用磁路法對電機(jī)進(jìn)行初步設(shè)計(jì)，然后建立有限元分析模型對電機(jī)的參數(shù)和性能進(jìn)行精確分析，采用這樣的方法不但可以滿足精確性要求，同時可以縮短設(shè)計(jì)周期。 本文把有限元方法引入到了對電機(jī)性能影響較大的重要系數(shù)(如空載漏磁系數(shù)、電樞計(jì)算長度、計(jì)算極弧系數(shù)和氣隙系數(shù)等)及性能參數(shù)反電動勢、電磁轉(zhuǎn)矩、電感的計(jì)算中。以電機(jī)內(nèi)磁場有限元分析為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)結(jié)果體現(xiàn)了較高的精確度；同時，由于在大功率、高轉(zhuǎn)速的永磁無刷直流電動機(jī)中，電流受漏感的影響從而改變了電機(jī)的性能，因此漏感的作用不容忽視。本文推導(dǎo)了稀土永磁無刷直流電動機(jī)漏電感計(jì)算的有限元方法，引入了電機(jī)等效電阻系數(shù)，并針對電磁轉(zhuǎn)矩脈動和齒槽轉(zhuǎn)矩脈動的產(chǎn)生的原因，給出了多種有效的抑制方法，使電機(jī)設(shè)計(jì)更為合理。最后介紹了電機(jī)測試平臺的搭建和具體的測試方法，以驗(yàn)證用戶關(guān)心的電機(jī)性能參數(shù)在電機(jī)設(shè)計(jì)中的正確性。
標(biāo)簽： 稀土 無刷直流電動機(jī) 設(shè)計(jì)與分析
上傳時間： 2013-06-09
上傳用戶：mingaili888
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)用的一個重要領(lǐng)域。同時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。在對永磁同步電動機(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，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： 永磁同步電動機(jī) 調(diào)速控制
上傳時間： 2013-06-08
上傳用戶：bjgaofei
永磁無刷直流電動機(jī)是一種集電機(jī)和電子一體化的高新技術(shù)產(chǎn)品，它以其體積小、重量輕、慣量小、控制簡單和動態(tài)性能好等優(yōu)良特性，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、交通、消費(fèi)電子、航空航天、軍事等領(lǐng)域，對永磁無刷直流電動機(jī)的研究具有十分重要的意義。 通常的永磁無刷直流電動機(jī)由永磁同步電動機(jī)、逆變器以及安裝在轉(zhuǎn)子軸上的位置傳感器構(gòu)成。逆變器的驅(qū)動信號與轉(zhuǎn)子位置信號同步從而保證在任意的速度下定子繞組電流與轉(zhuǎn)子磁場同步。 本文系統(tǒng)研究了永磁無刷直流電動機(jī)本體及驅(qū)動控制系統(tǒng)，取得了有價值的研究成果。 1)本文查閱了大量的文獻(xiàn)資料，全面總結(jié)和分析了永磁無刷直流電動機(jī)的研究現(xiàn)狀，闡述了永磁無刷直流電動機(jī)的運(yùn)行和控制機(jī)理。 2)在分析永磁無刷直流電動機(jī)的性能與運(yùn)行原理的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了以PIC16F877A單片機(jī)為核心的永磁無刷直流電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。 3)利用Matlab/Simulink對永磁無刷直流電動機(jī)系統(tǒng)建立動態(tài)仿真模型，結(jié)合實(shí)驗(yàn)所得參數(shù)進(jìn)行仿真，結(jié)果證明所建仿真模型的正確性和有效性。 4)在Matlab下對永磁無刷直流電動機(jī)可能會出現(xiàn)的各種故障進(jìn)行了仿真研究，表明了永磁無刷直流電動機(jī)具有良好的容錯性能。 5)基于磁路法設(shè)計(jì)了一套永磁無刷直流電動機(jī)的電磁設(shè)計(jì)程序，給出了計(jì)算實(shí)例。 6)給出了計(jì)及齒槽影響的永磁無刷直流電動機(jī)電感參數(shù)的解析計(jì)算，與有限元法計(jì)算結(jié)果對比，表明此方法的正確性和精確性；在星形連接的兩兩導(dǎo)通方式下，分析計(jì)算得到計(jì)及繞組電感的永磁無刷直流電動機(jī)的平均電流穩(wěn)態(tài)電路模型，結(jié)果表明計(jì)及電感參數(shù)的電樞電流較小，轉(zhuǎn)速相應(yīng)降低；推導(dǎo)出了在三角形連接的兩兩導(dǎo)通方式下，計(jì)及繞組電感的相電流解析式。
標(biāo)簽： 無刷直流電動機(jī) 仿真研究
上傳時間： 2013-04-24
上傳用戶：熊少鋒
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時間。根據(jù)對各種開域電磁場計(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)了適合于盒形截斷邊界和圓柱形截斷邊界上簡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斷法在計(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，漸近邊界條件與截斷邊界條件相比，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。與截斷法相比，漸近邊界條件法更節(jié)約計(jì)算機(jī)內(nèi)存和CPU時間，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。
標(biāo)簽： 永磁電機(jī) 分 磁場
上傳時間： 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：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個槽中，而上層邊分布在定子鐵心軛部外緣的24個槽中，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)行時的定、轉(zhuǎn)子溫升及定子繞組的反電動勢波形。通過與仿真結(jié)果的對比，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)。
標(biāo)簽： 永磁電機(jī) 機(jī)械 電磁
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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)
上傳時間： 2013-07-06
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