磁通反向電機(FRM)是一種新型的雙凸極永磁(DSPM)電機,它把高磁能的永磁體放在定子極的表面,永磁體易于安裝.隨著轉子旋轉,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生更大的磁通變化.由于FRM的繞組利用率高、結構簡單、轉動慣量小及適于高速運轉等優點,可廣泛應用于汽車制造業、航空航天等工業領域.本文將從模型建立、分析方法、性能分析等方面對該電機進行深入研究.首先,為了解FRM基本理論和掌握其基本規律,寫出FRM的基本方程式;由于電機的雙凸極結構以及飽和和非線性的影響,整個系統為一強非線性系統.對該電機作適當簡化,建立其線性數學模型,這樣有利于對FRM的定性分析,弄清其內部的基本電磁關系和基本特性.討論了繞組電感、繞組磁鏈、感應電動勢及繞組電流、電磁轉矩等靜態特性,推導出FRM的功率密度計算公式.其次,為準確計算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,提出用變網絡等效磁路法進行分析.具體方法是建立FRM的非線性變網絡等效磁路模型,推導等效磁路中各部分磁導的計算公式,用節點磁位法建立相應的方程,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,進一步求得靜態特性,計算出電磁參數.然后用FRM樣機的實驗結果驗證理論分析的正確性.樣機的理論分析結果同實驗結果進行比較表明,本文所介紹的FRM變網絡等效磁路模型具有較好的精度及通用性,基于等效磁網絡模型的FRM電磁計算是可行的,計算結果是正確的.最后對磁通反向汽車發電機的功率密度進行分析.導出了磁通反向汽車發電機功率密度的計算公式,分析了影響電機功率密度的因素,并與電勵磁汽車發電機進行了比較.
上傳時間： 2013-07-30
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單相交流串勵電動機由于啟動轉矩大、轉速高、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用。論文對單相交流串勵電動機的發熱和振動特性進行研究。 在第二章，通過討論電機的發熱理論及其影響因素，結合實際建立了數學模型，推導得出一個工程上比較實用的公式，用來計算馬達堵轉時的溫升，還編寫了一個電腦程序來仿真計算馬達堵轉時的溫升。 在第三章，討論了電機轉子和支撐組成的振動系統在多自由度和各種情況下的振動。應用杜哈梅積分式和傅立葉分析法將機械振動和電磁干擾聯系起來，將機械振動問題轉化為二階電路的問題來進行處理。并且提出觀點：1.先測量出機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)所產生的波在弦內進行傳播，信號經過衰減，輻射，在邊界處反射，然后跟下一列波迭加，直到成為穩定的干擾信號。 在第四章，對樣機進行測試，并和電腦仿真結果進行了比較。結果表明二者的偏差在2.5％以內。
上傳時間： 2013-07-31
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橫向磁通電機是近些年來出現的一種新型結構的電機，由于其轉矩密度和功率密度大的優點受到了廣泛的關注，但我國對該種電機的研究尚處于起步階段。 本課題是國家863計劃項目——“新型稀土永磁電機設計與集成技術(課題編號：2002AA324020)”中有關橫向磁通永磁同步電動機的部分。本課題的目標就是要充分發揮橫向磁通電機功率密度和轉矩密度大的優點，克服其功率因數低的缺點，對橫向磁通永磁同步電動機的磁場進行計算、分析，找出功率因數偏低的原因，并提出相應的改進方法和建議。在此基礎上進行樣機的研制，對理論成果進行驗證，并力爭樣機在性能和工藝指標上有所突破，部分指標達到國際領先水平。 本文介紹了橫向磁通永磁電機的特點及運行原理，并按照不同的分類方式介紹了橫向磁通電機的各種結構。三維磁場的有限元計算十分復雜、計算量大，因此傳統電機均采用簡化的二維磁場進行計算。但是橫向磁通電機由于結構特殊，無法采用簡化的二維磁場的計算方法進行分析。因此本文利用ANSYS軟件建立了樣機模型，對樣機進行了三維電磁場分析。在電磁場計算的基礎上，進行了電機空載反電勢，空載漏磁系數，電磁轉矩等相關參數的計算，討論了橫向磁通永磁同步電動機的結構變化對參數的影響。本文特別針對橫向磁通永磁電機功率因數較低這一問題進行了分析，找出了功率因數偏低的原因，提出了相應的改善方法和建議，對橫向磁通電機的理論研究和設計應用分析方法進行了探討。本文利用電磁場計算的結果，完成了電機運行特性仿真，克服了采用傳統磁路等效的方法帶來的誤差。最后，通過與樣機測試結果的對照研究，驗證和完善分析方法，并為進一步獲得性能更加優異的樣機奠定了基礎。
上傳時間： 2013-04-24
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盤式永磁同步電動機屬于軸向磁場電機，目前，該類電機在國外已經得到了迅速發展，作為一種現代高性能伺服電機和大力矩直接驅動電機己廣泛應用于機器人等機電一體化產品中。由于該類電機具有重量輕、體積小、結構緊湊、轉子無損耗、轉子的轉動慣量小、機電時間常數小、轉矩/重量比大、低速運行平穩、可以制成多氣隙組合式結構進一步提高轉矩等特點，其在數控機床、機器人、電動車、電梯、家用電器等場合具有廣闊的應用前景，是一種理想的驅動裝置。 本課題作為國家863計劃項目《新型稀土永磁電機設計及集成技術》2002AA324020中的一部分，該項目的主要工作是進行新型結構釹鐵硼永磁電機——盤式無鐵心永磁同步電動機的設計與集成技術研究，開發出一種新型釹鐵硼永磁電機，解決相應的整機設計和集成技術問題。本文中提出的基于Halbach陣列的盤式無鐵心永磁同步電動機是在盤式永磁同步電動機的基礎上，將無鐵心結構和Halbach型永磁體陣列應用到其中，從而使得電機的質量大為減輕，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其磁路結構和電磁負荷分布與傳統電機完全不同，常規電機的某些設計規則不能直接應用到該結構電機的設計當中，本文主要針對這種結構的電機進行了分析與計算。分析了不同結構Halbach陣列下的氣隙磁場，以及相關參數的計算，給出了初步的樣機設計數據，并對樣機的加工工藝進行了探討，在總結、借鑒相關電機設計方法的基礎上，針對盤式無鐵心永磁同步電動機自身的特點，編制了一套電磁計算程序，該程序還有待通過大量樣機的試驗，來總結和完善。 我國稀土資源豐富，然而，由于技術經濟上的問題，國產永磁交流伺服電動機至今未能大量應用。與此同時，高性能的永磁交流伺服電動機及系統大量依靠進口，我國每年進口的工程裝備當中，僅數控機床因國產電機和系統不能滿足要求而每年需要進口的就達22億美元以上。本項目的完成將改變這類產品主要依靠進口的局面，充分發揮我國稀土資源豐富的優勢，其經濟效益和社會效益是十分巨大的。
上傳時間： 2013-04-24
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開關磁阻電機驅動系統(SRD)是一種新型交流驅動系統,以結構簡單、堅固耐用、成本低廉、控制參數多、控制方法靈活、可得到各種所需的機械特性,而備受矚目,應用日益廣泛.并且SRD在寬廣的調速范圍內均具有較高的效率,這一點是其它調速系統所不可比擬的.但開關磁阻電機(SRM)的振動與噪聲比較大,這影響了SRD在許多領域的應用.本文針對上述問題進行了研究,提出了一種新型齒極結構,可有效降低開關磁阻電機的振動與噪聲.通過電磁場有限元計算可看出,在新型齒極結構下,導致開關磁阻電機振動與噪聲的徑向力大為減小,尤其是當轉子極相對定子極位于關斷位置時,徑向力大幅度地減小,并改善了徑向力沿定子圓周的分布,使其波動減小,從而減小了定子鐵心的變形與振動,進而降低了開關磁阻電機的噪聲.靜態轉矩因轉子極開槽也略微減小,但對電機的效率影響不大.開關磁阻電機因磁路的飽和導致參數的非線性,又因在不同控制方式下是變結構的.這使得開關磁阻電機的控制非常困難.經典的線性控制方法如PI、PID等方法用于開關磁阻電機的控制,效果不好.其它的控制方法如滑模變結構控制、狀態空間控制方法等可取得較好的控制效果但大都比較復雜,實現起來比較困難.而智能控制方法如模糊控制本身為一種非線性控制方法,對于非線性、變結構、時變的被控對象均可取得較好的控制效果且不需知道被控對象的數學模型,這對于很難精確建模的開關磁阻電機來說尤其適用.同時,模糊控制實現比較容易.但對于變參數、變結構的開關磁阻電機來說固定參數的模糊控制在不同條件下其控制效果難以達到最優.為取得最優的控制效果,該文采用帶修正因子的自組織模糊控制器,采用單純形加速優化算法通過在線調整參數,達到了較好的控制效果.仿真結果證明了這一點.
上傳時間： 2013-05-16
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盤式永磁同步電動機是一種性能優越、但結構特殊的電動機。作為一種理想的驅動裝置，其應用范圍遍及航天、國防、工農業生產和日常生活的各個領域。本文利用稀土永磁材料釹鐵硼的高矯頑力，提出了一種省卻了鐵心的雙轉子、單定子結構盤式無鐵心永磁同步電機，進一步減輕了電機的質量并消除轉矩脈動。 對電機的設計、性能預測都離不開電機電磁場的計算。不同于傳統的圓柱式徑向磁通電機，盤式無鐵心電機是軸向磁通電機，外加其無鐵心的結構，決定了該電機的磁場呈三維、開域分布。對它的電磁場分析，不能采用對待徑向磁通電機的化為二維磁場的分析方法。 本文研究的重點內容分為兩部分：(1)在盤式無鐵心永磁同步電機的結構上，建立其磁場三維模型，由三維有限元法計算三維電磁場，分析計算結果，并總結出盤式無鐵心永磁同步電機的磁場分布規律。 (2)在磁場計算的基礎上，將Halbach型永磁體陣列的理論應用到磁鋼設計中來，提出磁鋼結構優化方案，研究出適合于盤式無鐵心永磁同步電機的磁鋼結構，以獲得理想的磁場波形和磁密值。 本文首先從磁路計算的方法入手，通過磁路計算分析出盤式無鐵心永磁同步電機的磁場分布特點。其后直接運用三維有限元法求解該電機的電磁場，分析計算結果。為了獲得低漏磁、高氣隙磁密值、正弦形的氣隙磁場分布，本文先后提出普通軸向充磁磁鋼結構、不等厚軸向充磁磁鋼結構并將Halbach陣列的理論應用到盤式無鐵心永磁同步電機的磁剛結構優化中，討論了三種不同角度的Halbach型永磁體陣列。最后為了簡化磁鋼的加工工藝，將不等厚永磁體陣列與Halbach永磁體陣列相結合，提出了最經濟、有效的改進型Halbach永磁體陣列，給出具體磁鋼尺寸，并運用ANSYS軟件對各種磁鋼結構產生的磁場進行結果仿真。
上傳時間： 2013-06-23
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稀土永磁直流無刷電動機實際上是以電子換向代替機械換向的直流電動機,因而保持了直流電動機的優良性能,具有較好的起動和調速性能,又因它無需機械換向使電機的結構簡單,可以根本上克服一般有刷電動機易于產生換向火花的弊病,在航天、機器人、數控機床等許多工業領域已得到廣泛的應用.本文從稀土永磁無刷直流電動機的基本工作原理出發,分析了稀土永磁無刷電動機同普通無刷直流電動機的區別;闡述了稀土永磁電動機設計原理,并給出設計方法,然后運用實例來說明.在此基礎上介紹遺傳算法的特點,用遺傳算法對稀土永磁電動機進行優化設計,達到預期的結果.最后,討論了電機的結構參數對電機性能的影響.通過對稀土永磁直流無刷電動機的設計,分析在具體設計時所要解決一些疑難問題,對其特點進行總結.用遺傳算法優化后,得出一些有用的結論.
上傳時間： 2013-04-24
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永磁直流微電機作為一種機電能量轉換器件，隨著永磁新材料的開發，得到了迅猛的發展和廣泛的應用。作為元器件，它的失效會關聯到相應的工作系統和機構的正常運作，所以微電機的壽命可靠性分析和失效研究顯得很重要，是準確估計其相關復雜工程系統穩定可靠性的基礎。 論文基于永磁直流微電機產品是大批量且生產過程處于嚴格的統計質量控制狀態下，而對其進行可靠性及失效分析。由于在影響微電機壽命的因素中，有很多屬于隨機性因素，因此可結合概率統計學原理，運用相關的數學工具，來探討微電機失效分布函數的特征、類型和評價指標。論文針對微電機的特征，把一般的可靠性、失效分布類型函數進行整合、變換，運用到了微電機的可靠性分析上。 論文對微電機壽命可靠性及失效分析的數據處理也作了一些探討。具體包括三個方面的內容：首先是根據試驗測量結果，對預先假定的可靠性分布模式，即隨機變量分布規律進行檢驗(假設檢驗)的方法作了探討；其次是基于試驗測量的樣本值，估計隨機分布參數的數值和推斷這種估計的誤差范圍(一定置信水平下)；再次是在預先根本不知道或不確定分布函數類型情形下，而根據壽命試驗的測量數據結果，從中尋找出失效的分布特征，或者尋找出某一數學函數表達式，在某一確定精度下，運用數值分析原理來逼近數據分布規律。還結合微電機壽命試驗的結果，作了可靠性實例分析。 論文還針對微電機失效的常見主要形式、狀態，對組成微電機的主要零部件從工程應用角度作了系統分析。內容包括結合個人護理應用微電機的開發實例，建立了電刷振動分析模型，使用計算機軟件模擬分析技術和激光振動測試技術，對微電機電刷片振動作了模擬和實際測量的對比分析，探討了微電機電刷失效問題及改善、優化途徑；運用材料學分析方法系統地探索了杯士和換向器設計、材料選擇及失效問題；運用可靠性理論對電機結構進行了優化設計；并運用設計編程的電磁場有限元軟件，對微電機電磁場進行了模擬優化設計；樣機的實際測量結果和理論模擬基本吻合，并略為有所提高；還探討了微電機壽命改善和能力提高的方法。
上傳時間： 2013-07-18
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無線傳感網絡WSN(Wireless Sensor Network)的基本特性是：低功耗、自組織、異構互聯，這些全新的形態傳統的理論和模型難以描述，巨大的潛在應用使它成為理論和應用研究的熱點。無線傳感器網絡是一種自組織網絡，讓物理環境的信息主動的以無線的方式發送到人類信息世界。人類根據獲取的信息做出判斷，利用無線傳感網絡反過來將我們一定的意圖反饋到客觀世界。這將是一種全新的人類和自然界的溝通方式。 無線傳感網絡不是孤立的，需要與現有的異構網絡互聯才有意義，而這方面的研究也比較少，本課題就是解決無線傳感網絡和異構網絡互聯的問題，設計了適用于無線傳感網絡的重要聯網設備——網關。研究目標是設計一個無線傳感網絡和以太網互通互聯的網關。在深入分析多種網關模型的基礎上，提出了一個性能較好的網關的軟硬件架構，硬件上使用基于ARM的嵌入式系統，軟件上使用基于WindowsCE的嵌入式操作系統。在這個架構的指導下，設計了網關的硬件平臺和網關的配套軟件。在網關完成了兩種網絡協議相互理解，數據雙向轉發的任務。為了測試網關的軟硬件性能，搭建了一個完整的無線傳感網絡，測試了網關的各項性能指標并提出了改進措施。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著煤礦高產高效技術的推廣和應用，井下長距離、大運量、大功率下運帶式輸送機的應用越來越普遍。其中，解決好傾角較大（大于6°）的下運帶式輸送機的運行制動和安全制動問題對保障全礦安全、高效生產具有重要意義。 本文在對國內外現有下運帶式輸送機制動系統的現狀分析基礎上，針對煤礦生產的特殊性，提出了基于ARM的嵌入式計算機控制液壓調速軟制動系統方案，所用元件可靠性和防爆性好，系統簡單，動態制動性能好；結合成熟的工業PID控制經驗和智能控制理論，并依據制動控制方案，設計了一種模糊自適應PID控制器用于控制電液比例調速閥的開口大小，其PID參數Kp、Ki和Kd可根據系統狀態進行在線調整，結構簡單、魯棒性強，在系統結構參數發生改變時也可獲得較好的控制效果；在基于S3C44BOX的最小ARM系統基礎上，設計了系統控制信號的輸入、輸出方式及其電路；分析了實時操作系統μC/OS-ⅡBootLoader的設計及其在S3C44BOX上的移植過程；制動系統應用軟件采用多任務機制，狀態檢測與控制任務并行運行，數據采集采用定時中斷的方式；系統可擴展性、可移植性好，控制算法容易實現多樣性且開發簡單、維護方便。 該液壓調速軟制動系統可用于大型下運帶式輸送機的正常工作制動、緊急停車和斷電防止飛車事故發生的安全制動，對輸送機的輔助啟動也起重要作用。制動力矩依據輸送機載荷大小和輸送機制動減速時速度的變化進行自動調整，制動曲線可調，輸送機減速時不產生較大沖擊、安全平穩，并按照規定的減速度大小減速停車。
上傳時間： 2013-07-09
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