隨著電力電子器件、永磁材料、微機、新型控制理論和電機理論的發(fā)展，無刷直流電機的技術(shù)優(yōu)勢逐漸凸顯，近年來在各種驅(qū)動、伺服和控制領(lǐng)域得到了迅速的推廣應(yīng)用。大功率無刷直流電機在國外已經(jīng)成功應(yīng)用于對系統(tǒng)效率、可靠性要求較高的場合，在國內(nèi)，近年來也引起了廣泛興趣。本課題對大功率無刷直流電機進行預(yù)研，以兩臺無刷直流電機樣機為研究對象進行分析和電磁設(shè)計研究。首先計及電樞繞組電感，從分析換相過程入手，建立了三相星型六狀態(tài)工作模式下，電壓源型無刷直流電機的數(shù)學(xué)模型，并基于此模型，通過仿真和實驗，對該種無刷直流電機的電磁轉(zhuǎn)矩系數(shù)、反電勢系數(shù)、機械特性和電樞等效電阻等進行了深入研究，分析表明電樞繞組電感對上述各系數(shù)和特性存在較大影響，因此在大功率無刷直流電機設(shè)計和分析中，電樞繞組電感必須予以考慮。其次，本文對等效磁路法、電磁場有限元法和等效磁網(wǎng)絡(luò)法以及它們在無刷直流電機電磁設(shè)計中的應(yīng)用進行了比較研究，提出了采用有限元法計算漏磁系數(shù)、計算極弧系數(shù)、電樞計算長度和氣隙系數(shù)，然后把它們應(yīng)用到等效磁路法中進行空載特性計算，而采用電磁場有限元法分析負載特性的場路結(jié)合法。以此為基礎(chǔ)，編制了無刷直流電機電磁設(shè)計軟件，并將其應(yīng)用于兩臺樣機的設(shè)計，通過與電磁場有限元法計算結(jié)果和實驗數(shù)據(jù)進行對比，驗證了該方法的準確性。最后對兩臺樣機的電樞反應(yīng)及其影響進行了仿真和實驗研究，分析發(fā)現(xiàn)q軸電樞反應(yīng)是影響切向磁化結(jié)構(gòu)的無刷直流電機性能的主要因素，設(shè)計中需采取措施抑制q軸電樞反應(yīng)的影響。
上傳時間： 2013-04-24
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開關(guān)磁阻電機（SR電機）驅(qū)動系統(tǒng)（SRD）是一種先進的機電一體化裝置，但是其較大的振動噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動問題制約了SRD的廣泛應(yīng)用。本文以減小SR電機振動噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動為主題展開理論分析和實驗研究。主要內(nèi)容有：由于徑向力引起的定子徑向振動是SR電機噪聲的主要根源，因此徑向力的分析和計算是研究SR電機振動噪聲的基礎(chǔ)。本文利用磁通管法推導(dǎo)出徑向力的解析表達式，定性分析了徑向力與電機結(jié)構(gòu)參數(shù)等之間的關(guān)系。根據(jù)虛位移原理，推導(dǎo)出基于矢量磁勢的電磁力計算公式。該計算方法求解電磁力時只需進行一次磁場計算，不但減小了計算量，同時計算精度較傳統(tǒng)虛位移法高。利用這一計算方法，求出了實驗樣機的轉(zhuǎn)矩及徑向力的精確數(shù)值解。針對在SRD性能仿真時，傳統(tǒng)的非線性插值不但耗時，而且對有限元計算數(shù)據(jù)量要求高的問題，本文利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)強大的非線性模型辨識能力，成功進行了SR電機磁鏈反演和轉(zhuǎn)矩計算的模型訓(xùn)練，最后建立了基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的SR電機精確解析數(shù)學(xué)模型。因為SR電機本體結(jié)構(gòu)形式的選擇問題與振動噪聲大小有著密切的關(guān)系。本文從噪聲輻射和振動幅值角度探討了SR電機主要尺寸的確定；接著從對稱性、力波階數(shù)等角度研究了SR電機相數(shù)及繞組連接方式、極數(shù)、并聯(lián)支路數(shù)的選擇問題。并對一些常用的降低電機機械噪聲的措施和方法進行了綜述。系統(tǒng)振動特性的研究對于減小振動噪聲十分重要。本文從振動系統(tǒng)的運動方程出發(fā)，導(dǎo)出了從激振力到振動加速度的傳遞函數(shù)和系統(tǒng)的自由振動解；然后利用機電類比法得出了SR電機定子系統(tǒng)的固有頻率以及振動振幅的解析解，定性分析了影響振動振幅的各種因素；最后利用基于能量法的有限元解法，通過建立不同的散熱筋結(jié)構(gòu)形式、高度、根數(shù)以及形狀的SR電機三維有限元模型，分析得出了最有利于降噪和散熱的散熱筋結(jié)構(gòu)是高度高、根數(shù)多、上窄下寬的梯形截面的周向散熱筋的結(jié)論。通過建立不同繞組裝配工藝下的SR電機三維有限元模型，分析得出了加強繞組剛度可以提高系統(tǒng)低階固有頻率的結(jié)論。通過比較實驗樣機的模態(tài)分析結(jié)果和運行實驗結(jié)果，證實了模態(tài)分析的有效性。仿真是計算SRD系統(tǒng)性能和預(yù)估電機振動的有效手段。本文在用MATLAB建立SRD系統(tǒng)的非線性動態(tài)仿真模型的基礎(chǔ)上，對SRD系統(tǒng)進行了穩(wěn)態(tài)性能仿真、動態(tài)性能仿真以及負載突變仿真。接著利用穩(wěn)態(tài)性能仿真，綜合考慮最大平均轉(zhuǎn)矩和效率這兩個優(yōu)化目標，對SR電機的開關(guān)角進行了優(yōu)化。最后結(jié)合由磁場有限元計算得到的徑向力數(shù)據(jù)表和穩(wěn)態(tài)性能仿真，通過非線性插值得到徑向力的波形，然后對徑向力波形進行了頻譜分析，從而找到其主要的諧波分量。在電機設(shè)計階段避免徑向力波主要頻譜分量與SR電機定子的固有頻率接近而引起共振是降低SR電機噪聲的首要條件。合適的控制策略對于SR電機減振降噪是必不可少的。本文理論推導(dǎo)出三步換相法的時間參數(shù)取值公式。仿真證明本取值公式較原先文獻的結(jié)論在阻尼比較小時有更好的減振效果。針對SR電機運行中可能出現(xiàn)多個模態(tài)振形被激發(fā)出來的情況，利用數(shù)值優(yōu)化法對三步換相法的時間參數(shù)進行了優(yōu)化，使得減振效果整體最佳，所提的數(shù)值優(yōu)化方法對兩步換相法同樣有效。在分析已有的直接瞬時轉(zhuǎn)矩控制的基礎(chǔ)上，針對其不足之處，提出了轉(zhuǎn)矩定頻控制取代內(nèi)滯環(huán)的方法、開始重疊區(qū)域的轉(zhuǎn)矩控制方法、最佳開關(guān)角度二次優(yōu)化法和時間參數(shù)優(yōu)化的三步換相法等新的控制方案。動態(tài)仿真證明這些方案是切實有效的，達到了預(yù)期效果。最后在直接瞬時轉(zhuǎn)矩控制的每一次轉(zhuǎn)矩斬波都使用三步換相法，和在相關(guān)斷時刻根據(jù)實際電平靈活選用兩步或三步換相法以減小電機振動噪聲，并提出了考慮減振要求的開關(guān)頻率設(shè)計方法，最終形成了一套完整的降低振動噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動控制策略。設(shè)計并研制了基于TMS320LF2407DSP的SR電機控制器。根據(jù)控制策略要求，選用了不對稱半橋功率電路拓撲結(jié)構(gòu)；出于降低成本以及提高可靠性考慮，采用了MOSFET雙路并聯(lián)電路方案。在控制軟件中實現(xiàn)了本文所提出的降低SR電機振動噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動控制策略。本文最后對實驗樣機進行了靜態(tài)轉(zhuǎn)矩的測量實驗，對比轉(zhuǎn)矩測量值與轉(zhuǎn)矩有限元計算值，驗證了磁場有限元計算的有效性。然后對實驗樣機進行了空載與負載、電流控制與轉(zhuǎn)矩控制、低速斬波與高速單波、是否采用兩步或三步換相法等一系列對比運行實驗，對比各種實驗結(jié)果，充分證實了本文所提出的降低振動噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動控制策略的有效性。本課題組承擔了國家十·五863計劃電動汽車重大專項：“EQ6110HEV混合動力城市公交車用電機及其控制系統(tǒng)”（2001AA501421）。本文的研究是在該項目的資助下完成，并且本文關(guān)于電機本體結(jié)構(gòu)形式、散熱筋結(jié)構(gòu)和機械降噪措施等的結(jié)論已在該項目的60kW實驗樣機上得到證實。
標簽： 開關(guān)磁阻電機 減 降噪
上傳時間： 2013-07-05
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《基于MATLAB的系統(tǒng)分析與設(shè)計——時頻分析》書本里的源代碼
標簽： MATLAB 系統(tǒng)分析 時頻分析
上傳時間： 2013-07-18
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李瀚蓀老師的電路分析基礎(chǔ)，從電路電阻分析到電路穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，瞬態(tài)響應(yīng)，比較全面
標簽： 電路分析基礎(chǔ)
上傳時間： 2013-05-27
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稀土永磁無刷直流電動機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、運行可靠、體積小、質(zhì)量輕、損耗小、效率高、運行特性優(yōu)良等特點，從而廣泛應(yīng)用于航空航天、精密儀器、工業(yè)控制等許多對電機運行性能要求較高的場合。因此，對稀土永磁無刷直流電機的研究具有重要的意義。本文對稀土永磁無刷直流電動機設(shè)計方法和分析方法進行了研究： 永磁電機設(shè)計計算中傳統(tǒng)的一般采用比較簡單的磁路法，用磁鋼工作圖計算靜態(tài)及動態(tài)的工作點，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進行初步設(shè)計，然后建立有限元分析模型對電機的參數(shù)和性能進行精確分析，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)計周期。 本文把有限元方法引入到了對電機性能影響較大的重要系數(shù)(如空載漏磁系數(shù)、電樞計算長度、計算極弧系數(shù)和氣隙系數(shù)等)及性能參數(shù)反電動勢、電磁轉(zhuǎn)矩、電感的計算中。以電機內(nèi)磁場有限元分析為基礎(chǔ)的設(shè)計結(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中，電流受漏感的影響從而改變了電機的性能，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漏電感計算的有限元方法，引入了電機等效電阻系數(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，使電機設(shè)計更為合理。最后介紹了電機測試平臺的搭建和具體的測試方法，以驗證用戶關(guān)心的電機性能參數(shù)在電機設(shè)計中的正確性。
標簽： 稀土 無刷直流電動機 設(shè)計與分析
上傳時間： 2013-06-09
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超級電容器是一種介于電池和靜電電容之間的新型儲能元件，其功率密度比電池高數(shù)十倍，能量密度比靜電電容高數(shù)十倍。具有充放電速度快、對環(huán)境無污染、循環(huán)壽命長等優(yōu)點，有希望成為21世紀的新型綠色能源。 設(shè)計了一個主回路以BUCK降壓電路為主，控制回路以單片機89C51為核心的超級電容器充放電測試系統(tǒng)，用于測試超級電容器充放電性能。本系統(tǒng)通過檢測超級電容器的端電壓、電流和溫度，并將采集到的信號由ADC0809轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，送入89C51分析處理后，再經(jīng)DAC0832輸出，調(diào)節(jié)脈寬調(diào)制器TL494的電壓信號，調(diào)整PWM的輸出值，控制BUCK轉(zhuǎn)換電路中MOSFET功率開關(guān)的占空比，從而改變輸出直流電壓的大小，實現(xiàn)恒流控制。超級電容器充電方法采用分階段恒流充電，依照充電狀態(tài)的不同，適時調(diào)整充電電流大小，避免過充電造成超級電容器損害。在其控制方法和實現(xiàn)手段上，主要通過單片機的設(shè)定值與實測值的比較來控制電路的輸出，也可以通過模糊控制技術(shù)來實現(xiàn)，并用MATLAB進行了仿真實驗，仿真結(jié)果證明采用模糊控制能夠取得更好的效果。在整個系統(tǒng)的保護功能方面，采用了過壓、過流以及過熱等的保護方法，實現(xiàn)軟硬件對系統(tǒng)的保護。 利用本測試系統(tǒng)可以對超級電容器進行恒電流充放電，其充放電曲線基本上呈現(xiàn)線性。模糊控制能針對電容器充電狀態(tài)的不同，適時給予不同的充電電流，不至于發(fā)生大電流過充造成超級電容器受損的情況，確保使用壽命。 解決了系統(tǒng)的電磁兼容，從而能夠保證系統(tǒng)能夠安全可靠地工作。在電路裝置硬件電路、軟件以及印制電路板設(shè)計中所采取了一些抗干擾措施，可以有效地預(yù)防一些干擾帶來的誤差，提高了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。
上傳時間： 2013-04-24
上傳用戶：Kecpolo
電機是現(xiàn)代生產(chǎn)中的重要電氣設(shè)備，電機的故障會對生產(chǎn)造成重大影響，因此需要監(jiān)測電機的運行狀態(tài)。同時，不斷提高的環(huán)保標準要求控制電機的噪聲。測試和分析電機的振動為電機的故障診斷和電機的噪聲控制提供了途徑，因此有必要建立一個電機振動測試分析系統(tǒng)。 過去20多年來，虛擬儀器技術(shù)取得了長足發(fā)展，在工程測試等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。相比于傳統(tǒng)儀器，虛擬儀器技術(shù)具有性能高，擴展性強等諸多優(yōu)勢。LabVIEW是虛擬儀器軟件開發(fā)平臺中最常用的一個。 本文在虛擬儀器的基礎(chǔ)上開發(fā)了電機振動測試分析系統(tǒng)，主要內(nèi)容包括以下幾個方面： 1．電機振動測試分析平臺的建立，以LabVIEW為軟件開發(fā)平臺，配合數(shù)據(jù)采集卡，加速度傳感器等硬件設(shè)備建立了電機振動信號采集與處理的虛擬儀器系統(tǒng)，完成振動信號的采集、顯示、處理、數(shù)據(jù)管理等一系列功能； 2．電機振動信號處理方法的研究，深入分析了傅里葉變換、時頻分析、小波分析等在電機振動信號處理中的優(yōu)缺點，著重研究了獨立分量分析等新技術(shù)在電機內(nèi)部振動信號處理上的應(yīng)用，針對電機振動的特性，給出了各種信號處理方法的參數(shù)優(yōu)化： 3．電機故障診斷的研究，針對電機故障特征量的提取和選擇提出了作者自己的見解，建立了基于振動的最小二乘支持向量機電機故障診斷，實例證明了支持向量機在電機故障診斷上的有效性； 4．針對電機故障診斷中故障樣本不易獲得的特點，提出了基于支持向量數(shù)據(jù)描述的多層分類器，是一種較有應(yīng)用價值的新方法。
上傳時間： 2013-06-24
上傳用戶：黃華強
開發(fā)和研制無鐵心永磁電機是當前電機領(lǐng)域的一項重要課題，無鐵心永磁電機可以解決傳統(tǒng)有鐵心電機存在的重量重、損耗高、振動噪聲大等問題。開發(fā)無鐵心永磁電機需要準確計算電機的參數(shù)和性能，而實現(xiàn)這一任務(wù)的重要前提是獲得正確的磁場分布。無鐵心永磁電機氣隙外沒有鐵磁材料，其自身的結(jié)構(gòu)特點決定了無鐵心永磁電機的氣隙磁場屬于三維開域磁場，開域磁場工程問題的計算是近年來計算電磁學(xué)的研究熱點之一。 本文的研究內(nèi)容是國家高技術(shù)研究發(fā)展(863)計劃項目“新型稀土永磁電機設(shè)計與集成技術(shù)”的關(guān)鍵技術(shù)之一。針對無鐵心永磁電機的實際工程問題，計算方法的選擇力求既能保證一定的計算精度，又能節(jié)約計算機內(nèi)存和CPU時間。根據(jù)對各種開域電磁場計算方法的分析比較，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三維開域磁場計算問題。 本文主要由以下幾部分組成： 第一部分為無鐵心永磁電機三維開域磁場計算方法的研究。首先提出了基于標量磁位的漸近邊界條件，建立了球形邊界的標量磁位漸近邊界條件數(shù)學(xué)模型。為了盡可能減少節(jié)點的數(shù)量，結(jié)合無鐵心永磁電機的具體結(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量漸近邊界條件算子，該算子具有簡單、有限元實施容易的特點。其次研究并建立了標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例計算，驗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)約計算機內(nèi)存和CPU時間，比較好地處理了計算量與計算精度之間的矛盾。 第二部分針對Halbach陣列內(nèi)轉(zhuǎn)子無鐵心永磁電機三維開域磁場問題進行深入研究。利用漸近邊界條件法，定量地計算了在定轉(zhuǎn)子均無鐵心的情況下電機內(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磁場的空間分布規(guī)律。 第三部分針對不同拓撲結(jié)構(gòu)的Halbach磁體陣列電機磁場問題進行對比研究。通過大量的計算，探討了Halbach陣列永磁電機在轉(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漏磁系數(shù)、電樞計算長度等主要設(shè)計參數(shù)隨電機結(jié)構(gòu)尺寸的變化規(guī)律。 第四部分針對具有試驗數(shù)據(jù)的三種結(jié)構(gòu)的無鐵心永磁電機樣機進行了計算和分析，計算結(jié)果與試驗數(shù)據(jù)吻合，從而驗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用性。
上傳時間： 2013-06-22
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本文利用Maxwell 3D軟件對交流接觸器的電磁機構(gòu)的靜態(tài)、動態(tài)特性進行分析與仿真。Maxwell 3D是美國的Ansoft公司開發(fā)的專門用于三維電磁場仿真的軟件。本文主要以CJ20-25交流接觸器的電磁機構(gòu)為例，對不同激勵下交流接觸器電磁機構(gòu)的靜態(tài)特性進行分析；編寫電磁機構(gòu)動態(tài)仿真程序，對其進行動態(tài)仿真，并進一步分析其動態(tài)特性；同時對電磁機構(gòu)的設(shè)計參數(shù)對交流接觸器特性的影響進行了分析。主要為以下幾個方面: 首先，利用Maxwell 3D軟件建立交流接觸器電磁機構(gòu)的三維有限元模型，對模型進行有限元分析，計算不同電流和氣隙下的靜態(tài)吸力，仿真電磁機構(gòu)的靜態(tài)特性。繪制出交流接觸器的靜態(tài)電磁場分布及吸力特性。 其次，用Visual C++編程語言編制程序，仿真交流接觸器電磁機構(gòu)運動過程。 再次，對交流接觸器電磁機構(gòu)進行瞬態(tài)分析。得出CJ20-25型交流接觸器動態(tài)電流、吸力特性，并對動鐵心末速度、靜鐵心迎擊距離、動態(tài)吸力與反力特性的匹配、總動能和碰撞損失能量與合閘相角的關(guān)系特性進行了具體分析。同時，將迎擊式與非迎擊的兩種類型的交流接觸器的動態(tài)特性作了比較。 最后，利用Maxwell 3D軟件分析接觸器各個設(shè)計參數(shù)對交流接觸器電磁機構(gòu)靜態(tài)吸力、動態(tài)特性的影響。 經(jīng)過以上各方面的分析可知：采用Maxwell 3D軟件的強大的電磁場有限元分析功能進行電磁機構(gòu)的靜態(tài)及動態(tài)特性的分析與仿真，模擬真實的工作環(huán)境，可以在樣機制作前，精確掌握電器產(chǎn)品的性能，減少樣機制作，降低試驗費用，加快產(chǎn)品開發(fā)周期，提高產(chǎn)品性能指標，具有實際意義。
上傳時間： 2013-07-15
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論文分析了混合式步進電動機的工作原理和運行特性。采用簡化的磁網(wǎng)絡(luò)模型，推導(dǎo)了建立二相混合式步進電機數(shù)學(xué)模型的關(guān)系式。并對步進電機的多種驅(qū)動技術(shù)進行了詳細的研究，著重分析和論述了正弦脈寬調(diào)制細分驅(qū)動技術(shù)。文中對整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、硬件電路設(shè)計及驅(qū)動軟件編程進行了研究和實現(xiàn)，并給出了系統(tǒng)性能實驗結(jié)果。 步進電機的使用離不開步進電機驅(qū)動器，驅(qū)動器的優(yōu)劣影響著步進電機的運行性能。傳統(tǒng)的驅(qū)動方式側(cè)重于使步進電機繞組電流以盡可能短的時間上升到額定值，以提高電機高速運行時的轉(zhuǎn)矩，一般步距角較大，且造成低速運行時的振動和噪聲加大。針對此問題，開發(fā)出一種新型的基于單片機的多細分二相混合式步進電機驅(qū)動器。該驅(qū)動器以二相混合式步進電動機的靜態(tài)和動態(tài)運行特性為出發(fā)點，主要分為數(shù)字控制部分、GAL片邏輯綜合信號處理單元、SG3525恒流控制電路、驅(qū)動功放電路、過流保護及反饋電路和系統(tǒng)供電電源模塊等。采用專用集成芯片和可編程邏輯器件，以8位單片機AT89C51為控制核心，實現(xiàn)恒流控制、正／反轉(zhuǎn)運行、過流保護和多檔位細分等功能。在器件選型和軟、硬件設(shè)計方面兼顧了性能與成本等因素，性價比較高且通用性強。 該驅(qū)動器樣機已完成制作并進行了聯(lián)調(diào)測試，文中給出了測試結(jié)果并對所測波形進行了分析。實驗結(jié)果表明，系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計合理可行，各項技術(shù)指標均達到了設(shè)計要求。它與混合式步進電動機配套可以明顯地改善步進電動機的運行性能，拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域。
上傳時間： 2013-06-07
上傳用戶：西伯利亞狼
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