本課題是國家自然科學(xué)基金重點資助項目“微型燃?xì)廨啓C一高速發(fā)電機分布式發(fā)電與能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)研究”(50437010)的部分研究內(nèi)容。高速電機的體積小、功率密度大和效率高，正在成為電機領(lǐng)域的研究熱點之一。高速電機的主要特點有兩個：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的高速電機特有的關(guān)鍵技術(shù)。本文針對高速永磁電機的機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)行了高速永磁電機轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)設(shè)計與強度分析。根據(jù)永磁體抗壓強度遠(yuǎn)大于抗拉強度的特點，提出了一種采用整體永磁體外加非導(dǎo)磁高強度合金鋼護(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)力計算模型，確定了護(hù)套和永磁體之間的過盈量，計算了永磁體和護(hù)套中的應(yīng)力分布。該種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)和強度計算方法已應(yīng)用于高速永磁電機的樣機設(shè)計。 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)偏置磁通密度計算了磁力軸承的線性支承剛度，在對高速電機轉(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，采用有限元法計算了高速永磁電機轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速。利用該計算方法設(shè)計的1臺采用磁力軸承的高速電機，已成功實現(xiàn)60000r/min的運行。 再次，進(jìn)行了高速永磁電機的定子設(shè)計，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轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的剛度。 然后，采用場路耦合以及解析與實驗相結(jié)合的方法，分析計算了高速永磁電機的損耗和溫升，并對高速永磁發(fā)電機的電磁特性進(jìn)行了仿真。高速電機的優(yōu)點是體積小和功率密度大，然而隨之而來的缺點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)確計算對高速電機的安全運行至關(guān)重要。為了準(zhǔn)確計算高速電機的高頻鐵耗，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，分析計算了高速電機的定子鐵耗和銅耗、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，計算了高速電機的溫升。最后，設(shè)計制造了一臺額定轉(zhuǎn)速為60000r/min的高速永磁電機試驗樣機，并進(jìn)行了初步的試驗研究。測量了電機在不同轉(zhuǎn)速下空載運行時的定、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，部分驗證了高速永磁電機理論分析和設(shè)計方法的正確性。在此基礎(chǔ)上，提出一種高速永磁電機的改進(jìn)設(shè)計方案，為進(jìn)一步的研究工作打下了基礎(chǔ)。
上傳時間： 2013-04-24
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永磁電動機相比其他類型的電動機其性能指標(biāo)突出，將廣泛應(yīng)用于各個行業(yè)。但是隨著電機工業(yè)朝著大容量、高功率密度、小體積的趨勢發(fā)展，永磁電動機溫升與其它各項指標(biāo)在配合上發(fā)生了分歧。為了解決這些問題，就要對永磁電機進(jìn)行合理的冷卻設(shè)計及溫度計算。永磁電機的溫升計算除了要考察定子繞組處的受熱，同時也要兼顧永磁體的溫度情況‰本文對永磁電機的溫度計算及冷卻系統(tǒng)進(jìn)行了如下分析設(shè)計： 首先，通過電磁學(xué)與傳熱學(xué)、流體力學(xué)等邊緣學(xué)科，對永磁電機進(jìn)行溫度場分析。其中對自冷徑向永磁電機溫度場進(jìn)行詳細(xì)地分析與計算。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，解出各剖分點的溫度值。采用與其相對應(yīng)的經(jīng)驗公式及實驗結(jié)果確定永磁電機的散熱系數(shù)。 其次對徑向永磁電機的損耗分布進(jìn)行說明，不僅從數(shù)量上對槽內(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，采用有限元方法對永磁電機穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)時的溫度分布情況進(jìn)行分析。利用上述方法對TYJS機床電機4.4kW-3000進(jìn)行分析，比較其理論值與實驗值之問的誤差，結(jié)果比較滿意。 最后，本文對5kW-450雙定子-單轉(zhuǎn)子盤式電機的溫度場進(jìn)行分析。由于徑向電機與盤式電機在結(jié)構(gòu)上的區(qū)別，分別對盤式電機的損耗分布、散熱系數(shù)的求取等不同之處與徑向電機進(jìn)行比較。對盤式電動機外部冷卻系統(tǒng)的設(shè)計上，采用假定系數(shù)法，反推風(fēng)扇結(jié)構(gòu)，合理地設(shè)計了該樣機的冷卻系統(tǒng)。通過以上的分析，能夠較準(zhǔn)確計算電機的溫度值，從中得出其局部過熱點。這樣給電機的改進(jìn)和研制都帶來了方便。
上傳時間： 2013-06-14
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盤式永磁電機因其較高的轉(zhuǎn)矩密度和良好的動態(tài)響應(yīng)特性，在各種驅(qū)動、伺服和控制領(lǐng)域得到了迅速的推廣和應(yīng)用。本文針對盤式永磁同步電動機的設(shè)計展開研究，所做工作主要包括以下幾個部分： 首先，從電機的主要尺寸方程入手將盤式永磁電機和徑向永磁電機的轉(zhuǎn)矩密度進(jìn)行了比較，得到了兩種電機轉(zhuǎn)矩密度的變化關(guān)系。推導(dǎo)了六相盤式永磁同步電動機的電樞反應(yīng)電抗、槽漏抗等的計算公式，同時也給出了這些參數(shù)相應(yīng)的有限元計算方法，兩種計算結(jié)果基本一致。并且在對多極少齒結(jié)構(gòu)電機的漏磁系數(shù)進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，總結(jié)了該類電機的漏磁系數(shù)的計算方法。 其次，采用了針對六相電機的22極24槽結(jié)構(gòu)，使得電機的主要尺寸減小，電機定子沖槽、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永磁體的形狀進(jìn)行優(yōu)化，可使得永磁電機氣隙磁密波形畸變率減小，進(jìn)而降低的轉(zhuǎn)矩波動。定量分析了不同定子槽口寬度對空載反電動勢波形和齒槽轉(zhuǎn)矩的影響規(guī)律。 通過對盤式永磁電機的磁場分布特點的研究，編寫了分環(huán)法盤式永磁電機電磁設(shè)計程序。通過對樣機設(shè)計值與實驗值比較，不斷對盤式永磁電動機的電磁程序進(jìn)行完善和修正，目前已經(jīng)形成了一個比較實用可靠的CAD軟件。 對盤式永磁電機轉(zhuǎn)子盤體進(jìn)行剛度計算，并且也對電機的定子進(jìn)行了固有頻率的計算，保證了電機的可靠運行。 最后，在上述研究的基礎(chǔ)上，本文設(shè)計制造了一臺5kW的雙定子單轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的盤式永磁同步電動機樣機并做了詳細(xì)的實驗，實驗結(jié)果與理論分析基本一致。
上傳時間： 2013-07-29
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隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，高速永磁無刷直流電機應(yīng)用前景越來越廣闊，有較大的研究價值，對其電磁性能進(jìn)行準(zhǔn)確的分析和設(shè)計具有重要的經(jīng)濟價值和理論意義。本文主要是圍繞著永磁無刷直流電機，尤其是高速永磁電機的磁路、電路性能的分析、鐵耗和溫升的計算、優(yōu)化設(shè)計、控制系統(tǒng)和樣機制造和實驗等做了大量的工作： 對電機的磁路進(jìn)行分析設(shè)計：從磁路結(jié)構(gòu)入手，分析了定子鐵芯、轉(zhuǎn)子鐵芯和永磁體的各種結(jié)構(gòu)優(yōu)劣及其選型、選材的根據(jù)；講述了場路結(jié)合的分析計算方法；給出了極數(shù)、槽數(shù)、繞組、轉(zhuǎn)子參數(shù)、定子參數(shù)和軸承的參數(shù)確定方法。 對永磁無刷直流電機的電路進(jìn)行分析：從電機磁場分析入手，根據(jù)齒磁通分析計算了電樞繞組的感應(yīng)電動勢；根據(jù)此電動勢的波形，推導(dǎo)了三相六狀態(tài)控制時，電動勢的電路計算模型，重點推導(dǎo)了電動勢平頂寬度小于120度電角度時的電路模型，指出換相前電流波形出現(xiàn)尖峰脈沖的原因，該模型考慮了電感對高速電機性能的影響；給出了基于能量攝動法計算繞組電感的方法。 高速永磁無刷直流電機內(nèi)的損耗尤其是鐵耗較大，根據(jù)經(jīng)驗系數(shù)來計算鐵耗的傳統(tǒng)方法已顯得力不從心，如何準(zhǔn)確計算高速永磁無刷直流電機內(nèi)的鐵耗是困擾電機工作者的一個難題，本文根據(jù)Bertotti鐵耗分立計算模型，進(jìn)一步推導(dǎo)了考慮電機內(nèi)旋轉(zhuǎn)磁化對鐵耗的影響的鐵耗計算模型，其各項損耗系數(shù)是由鐵芯材料在交變磁化條件下的損耗數(shù)據(jù)通過回歸計算得到。通過實際電機的計算和實驗測試，表明此計算模型有較高的準(zhǔn)確度。隨著電機內(nèi)損耗的增大，溫升也是一個重要問題，為了了解電機內(nèi)的溫度分部，防止局部過熱，本文建立了基于熱網(wǎng)絡(luò)法永磁無刷直流電機的溫升計算模型，并對電機進(jìn)行了溫升計算，計算結(jié)果和實際測量基本一致。 本文確立了永磁無刷直流電機的電磁計算方法，建立了優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型，編制了程序，用遺傳算法成功地對高速永磁無刷直流電機的效率進(jìn)行了優(yōu)化，給出了優(yōu)化算例，并做出樣機，通過對優(yōu)化前后的方案做出樣機并進(jìn)行比較實驗，優(yōu)化后測量損耗有了較大的減小。 對永磁無刷直流電機控制系統(tǒng)中的幾個關(guān)鍵問題進(jìn)行了研究：位置檢測技術(shù)、三相逆變電路中的功率管壓降和控制系統(tǒng)換相角問題，它們都對電機的性能有很大的影響。本文著重分析了霍爾位置傳感器原理、選型及在電機中的安裝應(yīng)用；功率管壓降對起動電流、功率的影響問題；控制系統(tǒng)提前或滯后換相對電機電流，輸出性能的影響，提出適當(dāng)提前換相有利于電機出力。 做出永磁無刷直流電機樣機并進(jìn)行實驗研究，主要包括高速永磁無刷直流電機、內(nèi)置式永磁無刷直流電機、高壓永磁無刷直流電機的設(shè)計、性能分析、樣機制作、實驗分析等。建構(gòu)了對樣機進(jìn)行發(fā)電機測試、電動機測試、損耗測量的實驗平臺，通過在測試時使用假轉(zhuǎn)子的方法成功分離出了電機鐵耗和機械損耗，實驗測量結(jié)果和計算結(jié)果基本一致。 總之，通過對永磁無刷直流電機的磁路、電路及性能特性的分析研究，建立了一套永磁無刷直流電機的設(shè)計理論和分析方法，并通過樣機的制造和實驗，進(jìn)一步的驗證了這些理論和方法的準(zhǔn)確性，這對永磁無刷直流電機的設(shè)計和應(yīng)用有很好的參考價值。
上傳時間： 2013-04-24
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異步起動永磁同步電動機有別于調(diào)速永磁同步電動機，轉(zhuǎn)子上設(shè)有起動繞組，具有在某一頻率和電壓下的自行起動能力，同傳統(tǒng)的三相感應(yīng)電動機相比，具有在寬負(fù)載范圍內(nèi)效率高、功率因數(shù)高的優(yōu)點，符合國家“節(jié)能環(huán)保”的指導(dǎo)方向，有廣泛的應(yīng)用前景。 這種電機自問世以來，就受到普遍關(guān)注與重視，經(jīng)過二十幾年的研究與發(fā)展，三相異步起動永磁同步電動機的設(shè)計技術(shù)逐漸成熟，并且已經(jīng)開始被用于某些工業(yè)場合，但由于轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，電動機的優(yōu)化設(shè)計方法尚不完善，因而一直以來未得到大范圍內(nèi)的推廣和應(yīng)用。 本課題以此為切入點，以小功率三相異步起動永磁同步電動機的批量生產(chǎn)為目標(biāo)，本著轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)盡可能簡單、加工工藝盡可能簡化、同時電機性能盡可能提高的原則，對異步起動永磁同步電動機的優(yōu)化設(shè)計方法進(jìn)行研究。在研究過程中，作者應(yīng)用Maxwell、Magneforce和Magnet等電機設(shè)計仿真軟件，系統(tǒng)分析了永磁體的嵌放深度、定轉(zhuǎn)子的齒槽配合、以及定轉(zhuǎn)子的磁路飽和等問題對電機性能的影響，最終設(shè)計并制成一臺容量為1.1kW的四極徑向磁路式異步起動永磁同步電動機，樣機的性能測試實驗結(jié)果與仿真所得結(jié)果吻合，成本預(yù)算與各方面性能指標(biāo)均滿足設(shè)計需求。 在樣機制成后，作者進(jìn)一步對樣機的設(shè)計進(jìn)行了優(yōu)化，實驗結(jié)果證明所設(shè)計異步起動永磁同步電動機完全可以替代同規(guī)格的1.1kW，Y90S-4感應(yīng)電動機。
上傳時間： 2013-07-31
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高速電機由于轉(zhuǎn)速高、體積小、功率密度高，在渦輪發(fā)電機、渦輪增壓器、高速加工中心、飛輪儲能、電動工具、空氣壓縮機、分子泵等許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。永磁無刷直流電機由于效率高、氣隙大、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡單，因此特別適合高速運行。高速永磁無刷直流電機是目前國內(nèi)外研究的熱點，其主要問題在于：（1）轉(zhuǎn)子機械強度和轉(zhuǎn)子動力學(xué)；（2）轉(zhuǎn)子損耗和溫升。本文針對高速永磁無刷直流電機主要問題之一的轉(zhuǎn)子渦流損耗進(jìn)行了深入分析。轉(zhuǎn)子渦流損耗是由定子電流的時間和空間諧波以及定子槽開口引起的氣隙磁導(dǎo)變化所產(chǎn)生的。首先通過優(yōu)化定子結(jié)構(gòu)、槽開口和氣隙長度的大小來降低電流空間諧波和氣隙磁導(dǎo)變化所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子渦流損耗；通過合理地增加繞組電感以及采用銅屏蔽環(huán)的方法來減小電流時間諧波引起的轉(zhuǎn)子渦流損耗。其次對轉(zhuǎn)子充磁方式和轉(zhuǎn)子動力學(xué)進(jìn)行了分析。最后制作了高速永磁無刷直流電機樣機和控制系統(tǒng)，進(jìn)行了空載和負(fù)載實驗研究。論文主要工作包括： 一、采用解析計算和有限元仿真的方法研究了不同的定子結(jié)構(gòu)、槽開口大小、以及氣隙長度對高速永磁無刷直流電機轉(zhuǎn)子渦流損耗的影響。對于2極3槽集中繞組、2極6槽分布疊繞組和2極6槽集中繞組的三臺電機的定子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了對比，利用傅里葉變換，得到了分布于定子槽開口處的等效電流片的空間諧波分量，然后采用計及轉(zhuǎn)子集膚深度和渦流磁場影響的解析模型計算了轉(zhuǎn)子渦流損耗，通過有限元仿真對解析計算結(jié)果加以驗證。結(jié)果表明：3槽集中繞組結(jié)構(gòu)的電機中含有2次、4次等偶數(shù)次空間諧波分量，該諧波分量在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生大量的渦流損耗。采用有限元仿真的方法研究了槽開口和氣隙長度對轉(zhuǎn)子渦流損耗的影響，在空載和負(fù)載狀態(tài)下的研究結(jié)果均表明：隨著槽開口的增加或者氣隙長度的減小，轉(zhuǎn)子損耗隨之增加。因此從減小高速永磁無刷電機轉(zhuǎn)子渦流損耗的角度考慮，2極6槽的定子結(jié)構(gòu)優(yōu)于2極3槽結(jié)構(gòu)。 二、高速永磁無刷直流電機額定運行時的電流波形中含有大量的時間諧波分量，其中5次和7次時間諧波分量合成的電樞磁場以6倍轉(zhuǎn)子角速度相對轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，11次和13次時間諧波分量合成的電樞磁場以12倍轉(zhuǎn)子角速度相對轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，這些諧波分量與轉(zhuǎn)子異步，在轉(zhuǎn)子保護(hù)環(huán)、永磁體和轉(zhuǎn)軸中產(chǎn)生大量的渦流損耗，是轉(zhuǎn)子渦流損耗的主要部分。首先研究了永磁體分塊對轉(zhuǎn)子渦流損耗的影響，分析表明：永磁體的分塊數(shù)和透入深度有關(guān)，對于本文設(shè)計的高速永磁無刷直流電機，當(dāng)永磁體分塊數(shù)大于12時，永磁體分塊才能有效地減小永磁體中的渦流損耗；反之，永磁體分塊會使永磁體中的渦流損耗增加。為了提高轉(zhuǎn)子的機械強度，在永磁體表面通常包裹一層高強度的非磁性材料如鈦合金或者碳素纖維等。分析了不同電導(dǎo)率的包裹材料對轉(zhuǎn)子渦流損耗的影響。然后利用渦流磁場的屏蔽作用，在轉(zhuǎn)子保護(hù)環(huán)和永磁體之間增加一層電導(dǎo)率高的銅環(huán)。有限元分析表明：盡管銅環(huán)中會產(chǎn)生渦流損耗，但正是由于銅環(huán)良好的導(dǎo)電性，其產(chǎn)生的渦流磁場抵消了氣隙磁場的諧波分量，使永磁體、轉(zhuǎn)軸以及保護(hù)環(huán)中的損耗顯著下降，整體上降低了轉(zhuǎn)子渦流損耗。分析了不同的銅環(huán)厚度對轉(zhuǎn)子渦流損耗的影響，研究表明轉(zhuǎn)子各部分的渦流損耗隨著銅屏蔽環(huán)厚度的增加而減小，當(dāng)銅環(huán)的厚度達(dá)到6次時間諧波的透入深度時，轉(zhuǎn)子損耗減小到最小。 三、對于給定的電機尺寸，設(shè)計了兩臺電感值不同的高速永磁無刷直流電機，通過研究表明：電感越大，電流變化越平緩，電流的諧波分量越低，轉(zhuǎn)子渦流損耗越小，因此通過合理地增加繞組電感能有效的降低轉(zhuǎn)子渦流損耗。 四、研究了高速永磁無刷直流電機的電磁設(shè)計和轉(zhuǎn)子動力學(xué)問題。對比分析了平行充磁和徑向充磁對高速永磁無刷直流電機性能的影響，結(jié)果表明：平行充磁優(yōu)于徑向充磁。設(shè)計并制作了兩種不同結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子：單端式軸承支撐結(jié)構(gòu)和兩端式軸承支撐結(jié)構(gòu)。對兩種結(jié)構(gòu)進(jìn)行了轉(zhuǎn)子動力學(xué)分析，實驗研究表明：由于轉(zhuǎn)子設(shè)計不合理，單端式軸承支撐結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到40，000rpm以上時，保護(hù)環(huán)和定子齒部發(fā)生了摩擦，破壞了轉(zhuǎn)子動平衡，導(dǎo)致電機運行失敗，而兩端式軸承支撐結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子成功運行到100，000rpm以上。 五、最后制作了平行充磁的高速永磁無刷直流電機樣機和控制系統(tǒng)，進(jìn)行了空載和負(fù)載實驗研究。對比研究了PWM電流調(diào)制和銅屏蔽環(huán)對轉(zhuǎn)子損耗的影響，研究表明：銅屏蔽環(huán)能有效的降低轉(zhuǎn)子渦流損耗，使轉(zhuǎn)子損耗減小到不加銅屏蔽環(huán)時的1/2；斬波控制會引入高頻電流諧波分量，使得轉(zhuǎn)子渦流損耗增加。通過計算繞組反電勢系數(shù)的方法，得到了不同控制方式下帶銅屏蔽環(huán)和不帶銅屏蔽環(huán)轉(zhuǎn)子永磁體溫度。采用簡化的暫態(tài)溫度場有限元模型分析了轉(zhuǎn)子溫升，有限元分析和實驗計算結(jié)果基本吻合，驗證了銅屏蔽環(huán)的有效性。
標(biāo)簽： 無刷直流 電機轉(zhuǎn)子 渦流損耗
上傳時間： 2013-05-18
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永磁同步電動機交流伺服系統(tǒng)作為交流伺服系統(tǒng)的主流，在工業(yè)生產(chǎn)自動化領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛、前景廣闊。永磁同步伺服電動機作為伺服系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)，其性能的優(yōu)劣在很大程度上決定了整個伺服系統(tǒng)的性能。因此，精心設(shè)計性能優(yōu)異的永磁同步伺服電動機具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。本課題系統(tǒng)研究了永磁同步伺服電動機的本體設(shè)計，包括設(shè)計方法、性能計算、有限元分析、參數(shù)計算、控制仿真、實驗測試等。 首先，綜述和分析了永磁同步伺服電動機的研究現(xiàn)狀、存在問題和發(fā)展前景，研究了永磁同步伺服電動機的設(shè)計特點和方法。開發(fā)了永磁同步伺服電動機的電磁計算程序，結(jié)合有限元計算數(shù)值的校正，完成對樣機的性能計算，計算結(jié)果較為準(zhǔn)確。 接著，深入分析永磁同步伺服電動機的氣隙磁場，得到充磁方式、極弧系數(shù)、不均勻氣隙、永磁體厚度等因素對氣隙磁場的影響，繪制了各因素對氣隙磁場基波和諧波總量影響的曲線，通過優(yōu)化設(shè)計，得到了明顯改善的正弦氣隙磁場。并拓展研究總結(jié)了不同永磁體形狀和尺寸對永磁直流電動機在換向和性能上的影響，取得有實用價值的研究成果。 然后，基于Ansoft、MagNet電磁分析軟件建立了永磁同步伺服電動機的有限元分析模型，深入研究了電機的反電勢波形、穩(wěn)態(tài)運行性能和齒槽轉(zhuǎn)矩，計算了直、交軸同步電抗等重要參數(shù)。建立了永磁同步伺服電動機Id=0控制的Matlab/simulink仿真模型，并進(jìn)行了仿真研究。 最后，對永磁同步伺服電動機進(jìn)行了實驗測試和分析，包括反電勢波形與磁場波形測試、性能曲線測試、直交軸同步電抗的測量。對測試結(jié)果與設(shè)計結(jié)果進(jìn)行了比較分析，驗證了設(shè)計方法的正確性。
上傳時間： 2013-08-04
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微機電系統(tǒng)（MEMS）器件的構(gòu)成涉及微電子、微機械、微動力、微熱力、微流體學(xué)、材料、物理、化學(xué)、生物等多個領(lǐng)域，形成了多能量域并交叉耦合。為其產(chǎn)品的建模、仿真以及優(yōu)化設(shè)計帶來了較大的難度。由于靜電驅(qū)動的原理簡單使其成為MEMS器件中機械動作的主要來源。而梳齒結(jié)構(gòu)在MEMS器件中有廣泛的應(yīng)用：微諧振器、微機械加速度計、微機械陀螺儀、微鏡、微鑷、微泵等。所以做為MEMS的重要驅(qū)動方式和結(jié)構(gòu)形式，靜電驅(qū)動梳齒結(jié)構(gòu)MEMS器件的耦合場仿真分析以及優(yōu)化設(shè)計對MEMS的開發(fā)具有很重要的意義。本課題的研究對靜電驅(qū)動梳齒結(jié)構(gòu)MEMS器件的設(shè)計具有較大的理論研究意義。 本文的研究工作主要包括以下幾個方面： 1、采用降階宏建模技術(shù)快速求解靜電梳齒驅(qū)動器靜電－結(jié)構(gòu)耦合問題，降階建模被用于表示微諧振器的靜態(tài)動態(tài)特性。論文采用降階建模方法詳細(xì)分析了靜電梳齒驅(qū)動器的各參數(shù)對所產(chǎn)生靜電力以及驅(qū)動位移的關(guān)系；并對靜電梳齒驅(qū)動器梳齒電容結(jié)構(gòu)的靜電場進(jìn)行分析和模擬，深入討論了邊緣效應(yīng)的影響；還對微諧振器動態(tài)特性的各個模態(tài)進(jìn)行仿真分析，并計算分析了前六階模態(tài)的頻率和諧振幅值。仿真結(jié)果表明降階建模方法能夠快速、準(zhǔn)確地實現(xiàn)多耦合域的求解。 2、從系統(tǒng)角度出發(fā)考慮了各個子系統(tǒng)對叉指式微機械陀螺儀特性的影響，系統(tǒng)詳細(xì)地分析了與叉指狀微機械陀螺儀性能指標(biāo)－靈敏度密切相關(guān)的結(jié)構(gòu)特性、電子電路、加工工藝和空氣阻尼，并在此分析的基礎(chǔ)上建立了陀螺的統(tǒng)一多學(xué)科優(yōu)化模型并對其進(jìn)行多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計。將遺傳算法和差分進(jìn)化算法的全局尋優(yōu)與陀螺儀系統(tǒng)級優(yōu)化相結(jié)合，證實了遺傳算法和差分進(jìn)化算法在MEMS系統(tǒng)級優(yōu)化中的可行性，并比較遺傳算法和差分進(jìn)化算法的優(yōu)化結(jié)果，差分進(jìn)化算法的優(yōu)化結(jié)果較大地改善了器件的性能。 3、從系統(tǒng)角度出發(fā)考慮了各個子系統(tǒng)對梳齒式微加速度計特性的影響，在對梳齒式微加速度計各個學(xué)科的設(shè)計要素進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，對各個子系統(tǒng)分別建立相對獨立的優(yōu)化模型，采用差分進(jìn)化算法和多目標(biāo)遺傳算法對其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。證實了差分進(jìn)化算法和多目標(biāo)遺傳算法對多個子系統(tǒng)耦合的系統(tǒng)級優(yōu)化的可行性，并比較了將多目標(biāo)轉(zhuǎn)換為單目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化和采用多目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化的區(qū)別和結(jié)果，優(yōu)化結(jié)果使器件的性能得到了改善。
上傳時間： 2013-05-15
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永磁同步發(fā)電機由于一系列高效節(jié)能的優(yōu)點，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、航空航天、國防和日常生活中得到廣泛應(yīng)用，并且受到許多學(xué)者的關(guān)注，其研究領(lǐng)域主要涉及永磁同步發(fā)電機的設(shè)計、精確性能分析、控制等方面。 本課題作為國家自然科學(xué)基金項目《無刷無勵磁機諧波勵磁的混合勵磁永磁電機的研究》的課題，主要研究永磁電機的電磁場空載和負(fù)載計算，求出永磁電機的電壓波形和電壓調(diào)整率，為分段式轉(zhuǎn)子的混合勵磁永磁電機的研究奠定基礎(chǔ)，主要做了以下工作： 首先介紹了永磁同步發(fā)電機的基本原理，包括永磁同步發(fā)電機的結(jié)構(gòu)形式和永磁同步發(fā)電機的運行性能，采用傳統(tǒng)解析理論給出了電壓調(diào)整率的計算方法及外特性的計算模型；然后用有限元ANSYS對永磁同步發(fā)電機樣機進(jìn)行實體建模，經(jīng)過定義分配材料、劃分網(wǎng)格、加邊界條件和載荷、求解計算等，得到矢量磁位Az、磁場強度H、磁感應(yīng)強度B等結(jié)果，直觀地看出電機內(nèi)部的磁場分布情況。 其次根據(jù)電磁場計算結(jié)果，應(yīng)用齒磁通法對其進(jìn)行后處理。該方法求解轉(zhuǎn)子在一個齒距內(nèi)不同位置處的磁場，以定子齒的磁通為計算單位，根據(jù)繞組與齒的匝鏈關(guān)系，計算出磁鏈隨時間的變化，進(jìn)而得到永磁同步發(fā)電機空、負(fù)載時電壓大小及波形。通過計算結(jié)果寫實驗結(jié)果對比，驗證了齒磁通法的正確性，為計算永磁同步發(fā)電機各種性能特性提供有力工具。 最后，基于齒磁通法對永磁同步發(fā)電機的外特性進(jìn)行了深入研究，定量分析了結(jié)構(gòu)參數(shù)對外特性的影響規(guī)律，提出了有效降低電壓調(diào)整率的方法的是：增加氣隙長度g的同時，適當(dāng)增加永磁體的磁化方向的長度hm；此外，要盡量的減少每相串聯(lián)匝數(shù)N和增大導(dǎo)線面積以減小阻抗參數(shù)。通過改變電機的結(jié)構(gòu)參數(shù)，對其電磁場進(jìn)行計算，找到永磁電機電壓調(diào)整率的變化規(guī)律，為加電勵磁的混合勵磁永磁電機做準(zhǔn)備，達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。
上傳時間： 2013-04-24
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一本很好的匯編語言教程，跟大家一起分享 課程介紹 第1章 預(yù)備知識 1.1 匯編語言的由來及其特點 1 機器語言 2 匯編語言 3 匯編程序 4 匯編語言的主要特點 5 匯編語言的使用領(lǐng)域 1.2 數(shù)據(jù)的表示和類型 1 數(shù)值數(shù)據(jù)的表示 2 非數(shù)值數(shù)據(jù)的表示 3 基本的數(shù)據(jù)類型 1.3 習(xí)題 第2章 CPU資源和存儲器 2.1 寄存器組 1 寄存器組 2 通用寄存器的作用 3 專用寄存器的作用 2.2 存儲器的管理模式 1 16位微機的內(nèi)存管理模式 2 32位微機的內(nèi)存管理模式 2.3 習(xí)題 第3章 操作數(shù)的尋址方式 3.1 立即尋址方式 3.2 寄存器尋址方式 3.3 直接尋址方式 3.4 寄存器間接尋址方式 3.5 寄存器相對尋址方式 3.6 基址加變址尋址方式 3.7 相對基址加變址尋址方式 3.8 32位地址的尋址方式 3.9 操作數(shù)尋址方式的小結(jié) 3.10 習(xí)題 第4章 標(biāo)識符和表達(dá)式 4.1 標(biāo)識符 4.2 簡單內(nèi)存變量的定義 1 內(nèi)存變量定義的一般形式 2 字節(jié)變量 3 字變量 4 雙字變量 5 六字節(jié)變量 6 八字節(jié)變量 7 十字節(jié)變量 4.3 調(diào)整偏移量偽指令 1 偶對齊偽指令 2 對齊偽指令 3 調(diào)整偏移量偽指令 4 偏移量計數(shù)器的值 4.4 復(fù)合內(nèi)存變量的定義 1 重復(fù)說明符 2 結(jié)構(gòu)類型的定義 3 聯(lián)合類型的定義 4 記錄類型的定義 5 數(shù)據(jù)類型的自定義 4.5 標(biāo)號 4.6 內(nèi)存變量和標(biāo)號的屬性 1 段屬性操作符 2 偏移量屬性操作符 3 類型屬性操作符 4 長度屬性操作符 5 容量屬性操作符 6 強制屬性操作符 7 存儲單元別名操作符 4.7 表達(dá)式 1 進(jìn)制偽指令 2 數(shù)值表達(dá)式 3 地址表達(dá)式 4.8 符號定義語句 1 等價語句 2 等號語句 3 符號名定義語句 4.9 習(xí)題 第5章 微機CPU的指令系統(tǒng) 5.1 匯編語言指令格式 1 指令格式 2 了解指令的幾個方面 5.2 指令系統(tǒng) 1 數(shù)據(jù)傳送指令 2 標(biāo)志位操作指令 3 算術(shù)運算指令 4 邏輯運算指令 5 移位操作指令 6 位操作指令 7 比較運算指令 8 循環(huán)指令 9 轉(zhuǎn)移指令 10 條件設(shè)置字節(jié)指令 11 字符串操作指令 12 ASCII-BCD碼調(diào)整指令 13 處理器指令 5.3 習(xí)題 第6章 程序的基本結(jié)構(gòu) 6.1 程序的基本組成 1 段的定義 2 段寄存器的說明語句 3 堆棧段的說明 4 源程序的結(jié)構(gòu) 6.2 程序的基本結(jié)構(gòu) 1 順序結(jié)構(gòu) 2 分支結(jié)構(gòu) 3 循環(huán)結(jié)構(gòu) 6.3 段的基本屬性 1 對齊類型 2 組合類型 3 類別 4 段組 6.4 簡化的段定義 1 存儲模型說明偽指令 2 簡化段定義偽指令 3 簡化段段名的引用 6.5 源程序的輔助說明偽指令 1 模塊名定義偽指令 2 頁面定義偽指令 3 標(biāo)題定義偽指令 4 子標(biāo)題定義偽指令 6.6 習(xí)題 第7章 子程序和庫 7.1 子程序的定義 7.2 子程序的調(diào)用和返回指令 1 調(diào)用指令 2 返回指令 7.3 子程序的參數(shù)傳遞 1 寄存器傳遞參數(shù) 2 存儲單元傳遞參數(shù) 3 堆棧傳遞參數(shù) 7.4 寄存器的保護(hù)與恢復(fù) 7.5 子程序的完全定義 1 子程序完全定義格式 2 子程序的位距 3 子程序的語言類型 4 子程序的可見性 5 子程序的起始和結(jié)束操作 6 寄存器的保護(hù)和恢復(fù) 7 子程序的參數(shù)傳遞 8 子程序的原型說明 9 子程序的調(diào)用偽指令 10 局部變量的定義 7.6 子程序庫 1 建立庫文件命令 2 建立庫文件舉例 3 庫文件的應(yīng)用 4 庫文件的好處 7.7 習(xí)題 第8章 輸入輸出和中斷 8.1 輸入輸出的基本概念 1 I/O端口地址 2 I/O指令 8.2 中斷 1 中斷的基本概念 2 中斷指令 3 中斷返回指令 4 中斷和子程序 8.3 中斷的分類 1 鍵盤輸入的中斷功能 2 屏幕顯示的中斷功能 3 打印輸出的中斷功能 4 串行通信口的中斷功能 5 鼠標(biāo)的中斷功能 6 目錄和文件的中斷功能 7 內(nèi)存管理的中斷功能 8 讀取和設(shè)置中斷向量 8.4 習(xí)題 第9章 宏 9.1 宏的定義和引用 1 宏的定義 2 宏的引用 3 宏的參數(shù)傳遞方式 4 宏的嵌套定義 5 宏與子程序的區(qū)別 9.2 宏參數(shù)的特殊運算符 1 連接運算符 2 字符串整體傳遞運算符 3 字符轉(zhuǎn)義運算符 4 計算表達(dá)式運算符 9.3 與宏有關(guān)的偽指令 1 局部標(biāo)號偽指令 2 取消宏定義偽指令 3 中止宏擴展偽指令 9.4 重復(fù)匯編偽指令 1 偽指令REPT 2 偽指令I(lǐng)RP 3 偽指令I(lǐng)RPC 9.5 條件匯編偽指令 1 條件匯編偽指令的功能 2 條件匯編偽指令的舉例 9.6 宏的擴充 1 宏定義形式 2 重復(fù)偽指令REPEAT 3 循環(huán)偽指令WHILE 4 循環(huán)偽指令FOR 5 循環(huán)偽指令FORC 6 轉(zhuǎn)移偽指令GOTO 7 宏擴充的舉例 8 系統(tǒng)定義的宏 9.7 習(xí)題 第10章 應(yīng)用程序的設(shè)計 10.1 字符串的處理程序 10.2 數(shù)據(jù)的分類統(tǒng)計程序 10.3 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序 10.4 文件操作程序 10.5 動態(tài)數(shù)據(jù)的編程 10.6 COM文件的編程 10.7 駐留程序 10.8 程序段前綴及其應(yīng)用 1 程序段前綴的字段含義 2 程序段前綴的應(yīng)用 10.9 習(xí)題 第11章 數(shù)值運算協(xié)處理器 11.1 協(xié)處理器的數(shù)據(jù)格式 1 有符號整數(shù) 2 BCD碼數(shù)據(jù) 3 浮點數(shù) 11.2 協(xié)處理器的結(jié)構(gòu) 11.3 協(xié)處理器的指令系統(tǒng) 1 操作符的命名規(guī)則 2 數(shù)據(jù)傳送指令 3 數(shù)學(xué)運算指令 4 比較運算指令 5 超越函數(shù)運算指令 6 常數(shù)操作指令 7 協(xié)處理器控制指令 11.4 協(xié)處理器的編程舉例 11.5 習(xí)題 第12章 匯編語言和C語言 12.1 匯編語言的嵌入 12.2 C語言程序的匯編輸出 12.3 一個具體的例子 12.4 習(xí)題 附錄
上傳時間： 2013-07-05
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