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西南交通大學(xué)電路分析筆記

16bit音頻過采樣DAC的FPGA設(shè)計實現(xiàn).rar

基于∑-△噪聲整形技術(shù)和過采樣技術(shù)的數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)可以可靠地把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成為高精度的模擬信號。采用這一結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換具有諸多優(yōu)點,例如極低的失配噪聲和高的可靠性,便于作為IP模塊嵌入到其他芯片系統(tǒng)中等,更重要的是可以得到其他DAC結(jié)構(gòu)所無法達(dá)到的精度和動態(tài)范圍。在高精度測量、音頻轉(zhuǎn)換、汽車電子等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用價值。由于非線性和不穩(wěn)定性的存在,高階∑-△調(diào)制器的設(shè)計與實現(xiàn)存在較大的難度。本設(shè)計綜合大量文獻(xiàn)中的經(jīng)驗原則和方法,首先闡述了∑-△調(diào)制器的一般原理,并討論了一般結(jié)構(gòu)調(diào)制器的設(shè)計過程,然后描述了穩(wěn)定的高階高精度調(diào)制器的設(shè)計流程。根據(jù)市場需求,設(shè)定了整個設(shè)計方案的性能指標(biāo),并據(jù)此設(shè)計了達(dá)到16bit精度和滿量程輸入范圍的三階128倍過采樣調(diào)制器。本設(shè)計采用∑-△結(jié)構(gòu),根據(jù)系統(tǒng)要求設(shè)計了量化器位數(shù)、調(diào)制器過采樣比和階數(shù)。在分析高階單環(huán)路調(diào)制器穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上,成功設(shè)計了六位量化三階單環(huán)路調(diào)制器結(jié)構(gòu)。在16比特的輸入信號下,達(dá)到了90dB左右的信噪比。該設(shè)計已經(jīng)在Cyclone系列FPGA器件下得到硬件實現(xiàn)和驗證,并實現(xiàn)了實時音頻驗證。測試表明,該DAC模塊輸出信號的信噪比能滿足16比特數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換應(yīng)用的分辨率要求,并具備良好的兼容性和通用性。本設(shè)計可作為IP核廣泛地在其他系統(tǒng)中進(jìn)行復(fù)用,具有很強(qiáng)的應(yīng)用性和一定的創(chuàng)新性。

標(biāo)簽： FPGA bit DAC

上傳時間： 2013-07-10

上傳用戶：chuandalong
基于FPGA的視頻圖像畫面分割器的設(shè)計.rar

視頻監(jiān)控一直是人們關(guān)注的應(yīng)用技術(shù)熱點之一，它以其直觀、方便、信息內(nèi)容豐富而被廣泛用于在電視臺、銀行、商場等場合。在視頻圖像監(jiān)控系統(tǒng)中，經(jīng)常需要對多路視頻信號進(jìn)行實時監(jiān)控，如果每一路視頻信號都占用一個監(jiān)視器屏幕，則會大大增加系統(tǒng)成本。視頻圖像畫面分割器主要功能是完成多路視頻信號合成一路在監(jiān)視器顯示，是視頻監(jiān)控系統(tǒng)的核心部分。傳統(tǒng)的基于分立數(shù)字邏輯電路甚至DSP芯片設(shè)計的畫面分割器的體積較大且成本較高。為此，本文介紹了一種基于FPGA技術(shù)的視頻圖像畫面分割器的設(shè)計與實現(xiàn)。本文對視頻圖像畫面分割技術(shù)進(jìn)行了分析，完成了基于ITU-RBT.656視頻數(shù)據(jù)格式的畫面分割方法設(shè)計；系統(tǒng)采用Xilinx公司的FPGA作為核心控制器，設(shè)計了視頻圖像畫面分割器的硬件電路，該電路在FPGA中，將數(shù)字電路集成在一起，電路結(jié)構(gòu)簡潔，具有較好的穩(wěn)定性和靈活性；在硬件電路平臺基礎(chǔ)上，以四路視頻圖像分割為例，完成了I2C總線接口模塊，異步FIFO模塊，有效視頻圖像數(shù)據(jù)提取模塊，圖像存儲控制模塊和圖像合成模塊的設(shè)計，首先，由攝像頭采集四路模擬視頻信號，經(jīng)視頻解碼芯片轉(zhuǎn)換為數(shù)字視頻圖像信號后送入異步FIFO緩沖。然后，根據(jù)畫面分割需要進(jìn)行視頻圖像數(shù)據(jù)抽取，并將抽取的視頻圖像數(shù)據(jù)按照一定的規(guī)則存儲到圖像存儲器。最后，按照數(shù)字視頻圖像的數(shù)據(jù)格式，將四路視頻圖像合成一路編碼輸出，實現(xiàn)了四路視頻圖像分割的功能。從而驗證了電路設(shè)計和分割方法的正確性。本文通過由FPGA實現(xiàn)多路視頻圖像的采集、存儲和合成等邏輯控制功能，I2C總線對兩片視頻解碼器進(jìn)行動態(tài)配置等方法，實現(xiàn)四路視頻圖像的輪流采集、存儲和圖像的合成，提高了系統(tǒng)集成度，并可根據(jù)系統(tǒng)需要修改設(shè)計和進(jìn)一步擴(kuò)展功能，同時提高了系統(tǒng)的靈活性。

標(biāo)簽： FPGA 視頻圖像畫面分割器

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：gundan
基于FPGA的多路脈沖時序控制電路設(shè)計與實現(xiàn).rar

在團(tuán)簇與激光相互作用的研究中和在團(tuán)簇與加速器離子束的碰撞研究中，需要對加速器束流或者激光束進(jìn)行脈沖化與時序同步，同時用于測量作用產(chǎn)物的探測系統(tǒng)如飛行時間譜儀(TOF)等要求各加速電場的控制具有一定的時序匹配。在整個實驗中，需要用到符合要求的多路脈沖時序信號控制器，而且要求各脈沖序列的周期、占空比、重復(fù)頻率等方便可調(diào)。為此，本論文基于FPGA設(shè)計完成了一款多路脈沖時序控制電路。本文基于Altera公司的Cyclone系列FPGA芯片EPlC3T100C8，設(shè)計出了一款可以同時輸出8路脈沖序列、各脈沖序列之間具有可調(diào)高精度延遲、可調(diào)脈沖寬度及占空比等。論文討論了FPGA芯片結(jié)構(gòu)及開發(fā)流程，著重討論了較高頻率脈沖電路的可編程實現(xiàn)方法，以及如何利用VHDL語言實現(xiàn)硬件電路軟件化設(shè)計的技巧與方法，給出了整個系統(tǒng)設(shè)計的原理與實現(xiàn)。討論了高精密電源的PWM技術(shù)原理及實現(xiàn)，并由此設(shè)計了FPGA所需電源系統(tǒng)。給出了配置電路設(shè)計、數(shù)據(jù)通信及接口電路的實現(xiàn)。開發(fā)了上層控制軟件來控制各路脈沖時序及屬性。該電路工作頻率200MHz，輸出脈沖最小寬度可達(dá)到10ns，最大寬度可達(dá)到us甚至ms量級。可以同時提供l路同步脈沖和7路脈沖，并且7路脈沖相對于同步脈沖的延遲時間可調(diào)，調(diào)節(jié)步長為5ns。

標(biāo)簽： FPGA 多路脈沖

上傳時間： 2013-06-15

上傳用戶：ZJX5201314
采用FPGA實現(xiàn)基于ATCA架構(gòu)的2.5Gbps串行背板接口

當(dāng)前，在系統(tǒng)級互連設(shè)計中高速串行I/O技術(shù)迅速取代傳統(tǒng)的并行I/O技術(shù)正成為業(yè)界趨勢。人們已經(jīng)意識到串行I/O“潮流”是不可避免的，因為在高于1Gbps的速度下，并行I/O方案已經(jīng)達(dá)到了物理極限，不能再提供可靠和經(jīng)濟(jì)的信號同步方法?；诖蠭/O的設(shè)計帶來許多傳統(tǒng)并行方法所無法提供的優(yōu)點，包括：更少的器件引腳、更低的電路板空間要求、減少印刷電路板（PCB）層數(shù)、PCB布局布線更容易、接頭更小、EMI更少，而且抵抗噪聲的能力也更好。高速串行I/O技術(shù)正被越來越廣泛地應(yīng)用于各種系統(tǒng)設(shè)計中，包括PC、消費電子、海量存儲、服務(wù)器、通信網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)計算和控制、測試設(shè)備等。迄今業(yè)界已經(jīng)發(fā)展出了多種串行系統(tǒng)接口標(biāo)準(zhǔn)，如PCI Express、串行RapidIO、InfiniBand、千兆以太網(wǎng)、10G以太網(wǎng)XAUI、串行ATA等等。 Aurora協(xié)議是為私有上層協(xié)議或標(biāo)準(zhǔn)上層協(xié)議提供透明接口的串行互連協(xié)議，它允許任何數(shù)據(jù)分組通過Aurora協(xié)議封裝并在芯片間、電路板間甚至機(jī)箱間傳輸。Aurora鏈路層協(xié)議在物理層采用千兆位串行技術(shù)，每物理通道的傳輸波特率可從622Mbps擴(kuò)展到3.125Gbps。Aurora還可將1至16個物理通道綁定在一起形成一個虛擬鏈路。16個通道綁定而成的虛擬鏈路可提供50Gbps的傳輸波特率和最大40Gbps的全雙工數(shù)據(jù)傳輸速率。Aurora可優(yōu)化支持范圍廣泛的應(yīng)用，如太位級路由器和交換機(jī)、遠(yuǎn)程接入交換機(jī)、HDTV廣播系統(tǒng)、分布式服務(wù)器和存儲子系統(tǒng)等需要極高數(shù)據(jù)傳輸速率的應(yīng)用。傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)背板如VME總線和CompactPCI總線都是采用并行總線方式。然而對帶寬需求的不斷增加使新興的高速串行總線背板正在逐漸取代傳統(tǒng)的并行總線背板。現(xiàn)在，高速串行背板速率普遍從622Mbps到3.125Gbps，甚至超過10Gbps。AdvancedTCA（先進(jìn)電信計算架構(gòu)）正是在這種背景下作為新一代的標(biāo)準(zhǔn)背板平臺被提出并得到快速的發(fā)展。它由PCI工業(yè)計算機(jī)制造商協(xié)會（PICMG）開發(fā)，其主要目的是定義一種開放的通信和計算架構(gòu)，使它們能被方便而迅速地集成，滿足高性能系統(tǒng)業(yè)務(wù)的要求。ATCA作為標(biāo)準(zhǔn)串行總線結(jié)構(gòu)，支持高速互聯(lián)、不同背板拓?fù)洹⒏咝盘柮芏取?biāo)準(zhǔn)機(jī)械與電氣特性、足夠步線長度等特性，滿足當(dāng)前和未來高系統(tǒng)帶寬的要求。采用FPGA設(shè)計高速串行接口將為設(shè)計帶來巨大的靈活性和可擴(kuò)展能力。Xilinx Virtex-IIPro系列FPGA芯片內(nèi)置了最多24個RocketIO收發(fā)器，提供從622Mbps到3.125Gbps的數(shù)據(jù)速率并支持所有新興的高速串行I/O接口標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)合其強(qiáng)大的邏輯處理能力、豐富的IP核心支持和內(nèi)置PowerPC處理器，為企業(yè)從并行連接向串行連接的過渡提供了一個理想的連接平臺。本文論述了采用Xilinx Virtex-IIPro FPGA設(shè)計傳輸速率為2.5Gbps的高速串行背板接口，該背板接口完全符合PICMG3.0規(guī)范。本文對串行高速通道技術(shù)的發(fā)展背景、現(xiàn)狀及應(yīng)用進(jìn)行了簡要的介紹和分析，詳細(xì)分析了所涉及到的主要技術(shù)包括線路編解碼、控制字符、逗點檢測、擾碼、時鐘校正、通道綁定、預(yù)加重等。同時對AdvancedTCA規(guī)范以及Aurora鏈路層協(xié)議進(jìn)行了分析，并在此基礎(chǔ)上給出了FPGA的設(shè)計方法。最后介紹了基于Virtex-IIPro FPGA的ATCA接口板和MultiBERT設(shè)計工具，可在標(biāo)準(zhǔn)ATCA機(jī)框內(nèi)完成單通道速率為2.5Gbps的全網(wǎng)格互聯(lián)。

標(biāo)簽： FPGA ATCA Gbps 2.5

上傳時間： 2013-05-29

上傳用戶：frank1234
基于ARM的駕駛員語音控制器的設(shè)計與實現(xiàn)

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市交通的壓力越來越大，很多城市都開始建設(shè)地鐵項目，發(fā)展地下軌道交通事業(yè)。在地鐵列車上，駕駛員需要方便、快捷地控制各種語音功能，保障列車可靠、安全的運行，從而為乘客提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。駕駛員語音控制器就是為了滿足這一需求而提出來的。在描述列車乘客信息系統(tǒng)的發(fā)展、介紹了公共廣播系統(tǒng)的功能的之后，本文分析了駕駛員語音控制器的設(shè)計需求，設(shè)計了一種具有人機(jī)交互功能的駕駛員語音控制器。它帶有LCD顯示屏和輸入鍵盤；能夠在內(nèi)部存儲路線、站點和緊急信息等用戶數(shù)據(jù)。通過窗口菜單以圖形化的方式向駕駛員顯示列車運行信息。通過通信端口，按照雙方約定的通訊格式，將運行模式，路線站點，緊急信息等內(nèi)容發(fā)送給列車顯示與廣播控制單元，完成語音及顯示控制。根據(jù)需求分析，提出了一種基于ARM的控制器設(shè)計平臺。設(shè)計了該控制器的硬件和軟件的整體方案，采用模塊化設(shè)計的思想給出了系統(tǒng)各主要模塊的具體設(shè)計與實現(xiàn)方法，并給出了相關(guān)電路的實現(xiàn)原理圖。最后介紹了本控制器的測試方法與過程，并給出了具體應(yīng)用。該駕駛員語音控制器實現(xiàn)了人工廣播、司機(jī)對講、緊急對講和系統(tǒng)設(shè)置等功能。具有操作方便、便于維護(hù)、可配置、成本低等優(yōu)點，滿足了駕駛員以及列車語音與顯示控制的實際需求。關(guān)鍵詞：ARM；RS485；乘客信息系統(tǒng)；圖形用戶界面；嵌入式系統(tǒng)

標(biāo)簽： ARM 駕駛員語音控制器

上傳時間： 2013-07-30

上傳用戶：電子世界
磁通反向電機(jī)的數(shù)學(xué)模型及性能分析

磁通反向電機(jī)(FRM)是一種新型的雙凸極永磁(DSPM)電機(jī),它把高磁能的永磁體放在定子極的表面,永磁體易于安裝.隨著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn),FRM定子繞組所交鏈的永磁磁通改變極性,這意味著比磁通脈振產(chǎn)生更大的磁通變化.由于FRM的繞組利用率高、結(jié)構(gòu)簡單、轉(zhuǎn)動慣量小及適于高速運轉(zhuǎn)等優(yōu)點,可廣泛應(yīng)用于汽車制造業(yè)、航空航天等工業(yè)領(lǐng)域.本文將從模型建立、分析方法、性能分析等方面對該電機(jī)進(jìn)行深入研究.首先,為了解FRM基本理論和掌握其基本規(guī)律,寫出FRM的基本方程式;由于電機(jī)的雙凸極結(jié)構(gòu)以及飽和和非線性的影響,整個系統(tǒng)為一強(qiáng)非線性系統(tǒng).對該電機(jī)作適當(dāng)簡化,建立其線性數(shù)學(xué)模型,這樣有利于對FRM的定性分析,弄清其內(nèi)部的基本電磁關(guān)系和基本特性.討論了繞組電感、繞組磁鏈、感應(yīng)電動勢及繞組電流、電磁轉(zhuǎn)矩等靜態(tài)特性,推導(dǎo)出FRM的功率密度計算公式.其次,為準(zhǔn)確計算FRM性能,要考慮磁路飽和、鐵磁材料的非線性以及永磁磁場與電樞反應(yīng)磁場之間的相互影響等因素,要建立FRM的非線性模型,提出用變網(wǎng)絡(luò)等效磁路法進(jìn)行分析.具體方法是建立FRM的非線性變網(wǎng)絡(luò)等效磁路模型,推導(dǎo)等效磁路中各部分磁導(dǎo)的計算公式,用節(jié)點磁位法建立相應(yīng)的方程,通過求解該非線性等效磁路方程,得到磁路各部分的磁通分布,進(jìn)一步求得靜態(tài)特性,計算出電磁參數(shù).然后用FRM樣機(jī)的實驗結(jié)果驗證理論分析的正確性.樣機(jī)的理論分析結(jié)果同實驗結(jié)果進(jìn)行比較表明,本文所介紹的FRM變網(wǎng)絡(luò)等效磁路模型具有較好的精度及通用性,基于等效磁網(wǎng)絡(luò)模型的FRM電磁計算是可行的,計算結(jié)果是正確的.最后對磁通反向汽車發(fā)電機(jī)的功率密度進(jìn)行分析.導(dǎo)出了磁通反向汽車發(fā)電機(jī)功率密度的計算公式,分析了影響電機(jī)功率密度的因素,并與電勵磁汽車發(fā)電機(jī)進(jìn)行了比較.

標(biāo)簽： 磁通反向電機(jī) 數(shù)學(xué)模型性能分析

上傳時間： 2013-07-30

上傳用戶：ljthhhhhh123
大型汽輪發(fā)電機(jī)端部物理場的研究及其進(jìn)相運行分析

本論文圍繞大容量汽輪發(fā)電機(jī)的進(jìn)相運行展開了研究工作。全文共分七章。第一章首先闡述了發(fā)電機(jī)進(jìn)相運行的重要性和迫切性，對國內(nèi)外相關(guān)方面的研究概況作了較為系統(tǒng)全面的綜述，并對本論文的研究內(nèi)容作了簡單介紹。第二章給出了低頻三維渦流電磁場的復(fù)邊值問題，并介紹了復(fù)矢量場的一些理論基礎(chǔ)。然后分別利用伴隨算子和伴隨場函數(shù)(廣義相互作用原理)、最小作用原理和拉格朗日乘子法(廣義變分原理)，建立了低頻三維渦流電磁場中非自伴算子問題的變分描述。上述三種方法所得的結(jié)果與Galerkin法的結(jié)果完全一致。第三章介紹了圓柱坐標(biāo)系下基于拱形體單元的三維穩(wěn)態(tài)溫度場有限元計算模型，并將變分法的結(jié)果與Galerkin法的結(jié)果進(jìn)行了對比。第四章建立了汽輪發(fā)電機(jī)端部三維行波渦流電磁場的數(shù)學(xué)模型，在渦流控制方程中引入了罰函數(shù)項以使庫倫規(guī)范自動滿足，并應(yīng)用廣義相互作用原理導(dǎo)出了對應(yīng)的泛函變分及其有限元計算格式。然后對多臺大容量汽輪發(fā)電機(jī)端部的渦流電磁場進(jìn)行了實例計算，并分析了罰函數(shù)項對數(shù)值解穩(wěn)定性的影響以及影響端部電磁場的各種因素。第五章建立了大型汽輪發(fā)電機(jī)端部三維溫度場的有限元計算模型，并應(yīng)用傳熱學(xué)理論研究了散熱系數(shù)、等效熱傳導(dǎo)系數(shù)等問題。然后求解了QFSS-300-2型汽輪發(fā)電機(jī)端部大壓圈上的三維溫度場分布，并與兩臺機(jī)組多種工況下的實測數(shù)據(jù)進(jìn)行了對比。第六章介紹了二維穩(wěn)態(tài)溫度場的邊值問題及其等價變分，導(dǎo)出了其有限元計算格式。然后求解了QFQS-200-2型汽輪發(fā)電機(jī)端部壓圈上的溫度分布，并與實測數(shù)據(jù)進(jìn)行了對比。第七章首先定性研究了汽輪發(fā)電機(jī)從遲相運行到進(jìn)相運行過程中不同區(qū)域上磁場強(qiáng)度的變化規(guī)律。然后介紹了發(fā)電機(jī)變參數(shù)數(shù)學(xué)模型，結(jié)合實測數(shù)據(jù)以及最小二乘回歸分析計算了發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)運行時的相關(guān)電氣參數(shù)，并分析了發(fā)電機(jī)各物理量之間的相互關(guān)系。隨后分析了不同工況下發(fā)電機(jī)端部結(jié)構(gòu)件上的渦流損耗及溫升的變化趨勢。最后，利用發(fā)電機(jī)變參數(shù)模型給出了發(fā)電機(jī)的飽和功角特性、靜穩(wěn)極限以及運行極限圖。

標(biāo)簽： 大型分汽輪發(fā)電機(jī) 物理

上傳時間： 2013-07-10

上傳用戶：stampede
單相交流串勵電動機(jī)溫升計算和振動分析

單相交流串勵電動機(jī)由于啟動轉(zhuǎn)矩大、轉(zhuǎn)速高、體積小等一系列的特點，在電動工具、家用電器，尤其是小家電和吸塵器上獲得了十分廣泛的應(yīng)用。論文對單相交流串勵電動機(jī)的發(fā)熱和振動特性進(jìn)行研究。在第二章，通過討論電機(jī)的發(fā)熱理論及其影響因素，結(jié)合實際建立了數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)得出一個工程上比較實用的公式，用來計算馬達(dá)堵轉(zhuǎn)時的溫升，還編寫了一個電腦程序來仿真計算馬達(dá)堵轉(zhuǎn)時的溫升。在第三章，討論了電機(jī)轉(zhuǎn)子和支撐組成的振動系統(tǒng)在多自由度和各種情況下的振動。應(yīng)用杜哈梅積分式和傅立葉分析法將機(jī)械振動和電磁干擾聯(lián)系起來，將機(jī)械振動問題轉(zhuǎn)化為二階電路的問題來進(jìn)行處理。并且提出觀點：1.先測量出機(jī)械振動的頻譜圖或電磁噪音的Db-Freq頻譜圖，再用反傅立葉分解的方法將它們合成，得到周期性的激勵的形狀。2.由激勵(力信號或電信號)所產(chǎn)生的波在弦內(nèi)進(jìn)行傳播，信號經(jīng)過衰減，輻射，在邊界處反射，然后跟下一列波迭加，直到成為穩(wěn)定的干擾信號。在第四章，對樣機(jī)進(jìn)行測試，并和電腦仿真結(jié)果進(jìn)行了比較。結(jié)果表明二者的偏差在2.5％以內(nèi)。

標(biāo)簽： 單相交流分電動機(jī) 溫升計算

上傳時間： 2013-07-31

上傳用戶：csgcd001
橫向磁通永磁同步電動機(jī)的三維磁場計算與結(jié)構(gòu)性能分析

橫向磁通電機(jī)是近些年來出現(xiàn)的一種新型結(jié)構(gòu)的電機(jī)，由于其轉(zhuǎn)矩密度和功率密度大的優(yōu)點受到了廣泛的關(guān)注，但我國對該種電機(jī)的研究尚處于起步階段。本課題是國家863計劃項目——“新型稀土永磁電機(jī)設(shè)計與集成技術(shù)(課題編號：2002AA324020)”中有關(guān)橫向磁通永磁同步電動機(jī)的部分。本課題的目標(biāo)就是要充分發(fā)揮橫向磁通電機(jī)功率密度和轉(zhuǎn)矩密度大的優(yōu)點，克服其功率因數(shù)低的缺點，對橫向磁通永磁同步電動機(jī)的磁場進(jìn)行計算、分析，找出功率因數(shù)偏低的原因，并提出相應(yīng)的改進(jìn)方法和建議。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行樣機(jī)的研制，對理論成果進(jìn)行驗證，并力爭樣機(jī)在性能和工藝指標(biāo)上有所突破，部分指標(biāo)達(dá)到國際領(lǐng)先水平。本文介紹了橫向磁通永磁電機(jī)的特點及運行原理，并按照不同的分類方式介紹了橫向磁通電機(jī)的各種結(jié)構(gòu)。三維磁場的有限元計算十分復(fù)雜、計算量大，因此傳統(tǒng)電機(jī)均采用簡化的二維磁場進(jìn)行計算。但是橫向磁通電機(jī)由于結(jié)構(gòu)特殊，無法采用簡化的二維磁場的計算方法進(jìn)行分析。因此本文利用ANSYS軟件建立了樣機(jī)模型，對樣機(jī)進(jìn)行了三維電磁場分析。在電磁場計算的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了電機(jī)空載反電勢，空載漏磁系數(shù)，電磁轉(zhuǎn)矩等相關(guān)參數(shù)的計算，討論了橫向磁通永磁同步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)變化對參數(shù)的影響。本文特別針對橫向磁通永磁電機(jī)功率因數(shù)較低這一問題進(jìn)行了分析，找出了功率因數(shù)偏低的原因，提出了相應(yīng)的改善方法和建議，對橫向磁通電機(jī)的理論研究和設(shè)計應(yīng)用分析方法進(jìn)行了探討。本文利用電磁場計算的結(jié)果，完成了電機(jī)運行特性仿真，克服了采用傳統(tǒng)磁路等效的方法帶來的誤差。最后，通過與樣機(jī)測試結(jié)果的對照研究，驗證和完善分析方法，并為進(jìn)一步獲得性能更加優(yōu)異的樣機(jī)奠定了基礎(chǔ)。

標(biāo)簽： 磁通永磁同步電動機(jī) 性能分析磁場

上傳時間： 2013-04-24

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基于HALBACH陣列的盤式無鐵心永磁同步電動機(jī)分析與計算

盤式永磁同步電動機(jī)屬于軸向磁場電機(jī)，目前，該類電機(jī)在國外已經(jīng)得到了迅速發(fā)展，作為一種現(xiàn)代高性能伺服電機(jī)和大力矩直接驅(qū)動電機(jī)己廣泛應(yīng)用于機(jī)器人等機(jī)電一體化產(chǎn)品中。由于該類電機(jī)具有重量輕、體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、轉(zhuǎn)子無損耗、轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量小、機(jī)電時間常數(shù)小、轉(zhuǎn)矩/重量比大、低速運行平穩(wěn)、可以制成多氣隙組合式結(jié)構(gòu)進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)矩等特點，其在數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、電動車、電梯、家用電器等場合具有廣闊的應(yīng)用前景，是一種理想的驅(qū)動裝置。本課題作為國家863計劃項目《新型稀土永磁電機(jī)設(shè)計及集成技術(shù)》2002AA324020中的一部分，該項目的主要工作是進(jìn)行新型結(jié)構(gòu)釹鐵硼永磁電機(jī)——盤式無鐵心永磁同步電動機(jī)的設(shè)計與集成技術(shù)研究，開發(fā)出一種新型釹鐵硼永磁電機(jī)，解決相應(yīng)的整機(jī)設(shè)計和集成技術(shù)問題。本文中提出的基于Halbach陣列的盤式無鐵心永磁同步電動機(jī)是在盤式永磁同步電動機(jī)的基礎(chǔ)上，將無鐵心結(jié)構(gòu)和Halbach型永磁體陣列應(yīng)用到其中，從而使得電機(jī)的質(zhì)量大為減輕，功率密度提高，振動噪聲降低，效率提高。基于Halbach陣列的盤式無鐵心永磁同步電動機(jī)其磁路結(jié)構(gòu)和電磁負(fù)荷分布與傳統(tǒng)電機(jī)完全不同，常規(guī)電機(jī)的某些設(shè)計規(guī)則不能直接應(yīng)用到該結(jié)構(gòu)電機(jī)的設(shè)計當(dāng)中，本文主要針對這種結(jié)構(gòu)的電機(jī)進(jìn)行了分析與計算。分析了不同結(jié)構(gòu)Halbach陣列下的氣隙磁場，以及相關(guān)參數(shù)的計算，給出了初步的樣機(jī)設(shè)計數(shù)據(jù)，并對樣機(jī)的加工工藝進(jìn)行了探討，在總結(jié)、借鑒相關(guān)電機(jī)設(shè)計方法的基礎(chǔ)上，針對盤式無鐵心永磁同步電動機(jī)自身的特點，編制了一套電磁計算程序，該程序還有待通過大量樣機(jī)的試驗，來總結(jié)和完善。我國稀土資源豐富，然而，由于技術(shù)經(jīng)濟(jì)上的問題，國產(chǎn)永磁交流伺服電動機(jī)至今未能大量應(yīng)用。與此同時，高性能的永磁交流伺服電動機(jī)及系統(tǒng)大量依靠進(jìn)口，我國每年進(jìn)口的工程裝備當(dāng)中，僅數(shù)控機(jī)床因國產(chǎn)電機(jī)和系統(tǒng)不能滿足要求而每年需要進(jìn)口的就達(dá)22億美元以上。本項目的完成將改變這類產(chǎn)品主要依靠進(jìn)口的局面，充分發(fā)揮我國稀土資源豐富的優(yōu)勢，其經(jīng)濟(jì)效益和社會效益是十分巨大的。

標(biāo)簽： HALBACH 陣列永磁同步電動機(jī) 分

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