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正弦電磁場(chǎng)

  • 開關磁阻電機的減振降噪和低轉矩脈動研究.rar

    開關磁阻電機(SR電機)驅動系統(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矩脈動問題制約了SRD的廣泛應用。本文以減小SR電機振動噪聲和轉矩脈動為主題展開理論分析和實驗研究。主要內容有: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。本文利用磁通管法推導出徑向力的解析表達式,定性分析了徑向力與電機結構參數等之間的關系。根據虛位移原理,推導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虛位移法高。利用這一計算方法,求出了實驗樣機的轉矩及徑向力的精確數值解。針對在SRD性能仿真時,傳統的非線性插值不但耗時,而且對有限元計算數據量要求高的問題,本文利用人工神經網絡強大的非線性模型辨識能力,成功進行了SR電機磁鏈反演和轉矩計算的模型訓練,最后建立了基于人工神經網絡的SR電機精確解析數學模型。因為SR電機本體結構形式的選擇問題與振動噪聲大小有著密切的關系。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、力波階數等角度研究了SR電機相數及繞組連接方式、極數、并聯支路數的選擇問題。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。本文從振動系統的運動方程出發,導出了從激振力到振動加速度的傳遞函數和系統的自由振動解;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構形式、高度、根數以及形狀的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構是高度高、根數多、上窄下寬的梯形截面的周向散熱筋的結論。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低階固有頻率的結論。通過比較實驗樣機的模態分析結果和運行實驗結果,證實了模態分析的有效性。仿真是計算SRD系統性能和預估電機振動的有效手段。本文在用MATLAB建立SRD系統的非線性動態仿真模型的基礎上,對SRD系統進行了穩態性能仿真、動態性能仿真以及負載突變仿真。接著利用穩態性能仿真,綜合考慮最大平均轉矩和效率這兩個優化目標,對SR電機的開關角進行了優化。最后結合由磁場有限元計算得到的徑向力數據表和穩態性能仿真,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。本文理論推導出三步換相法的時間參數取值公式。仿真證明本取值公式較原先文獻的結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多個模態振形被激發出來的情況,利用數值優化法對三步換相法的時間參數進行了優化,使得減振效果整體最佳,所提的數值優化方法對兩步換相法同樣有效。在分析已有的直接瞬時轉矩控制的基礎上,針對其不足之處,提出了轉矩定頻控制取代內滯環的方法、開始重疊區域的轉矩控制方法、最佳開關角度二次優化法和時間參數優化的三步換相法等新的控制方案。動態仿真證明這些方案是切實有效的,達到了預期效果。最后在直接瞬時轉矩控制的每一次轉矩斬波都使用三步換相法,和在相關斷時刻根據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頻率設計方法,最終形成了一套完整的降低振動噪聲和轉矩脈動控制策略。設計并研制了基于TMS320LF2407DSP的SR電機控制器。根據控制策略要求,選用了不對稱半橋功率電路拓撲結構;出于降低成本以及提高可靠性考慮,采用了MOSFET雙路并聯電路方案。在控制軟件中實現了本文所提出的降低SR電機振動噪聲和轉矩脈動控制策略。本文最后對實驗樣機進行了靜態轉矩的測量實驗,對比轉矩測量值與轉矩有限元計算值,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,對比各種實驗結果,充分證實了本文所提出的降低振動噪聲和轉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”(2001AA501421)。本文的研究是在該項目的資助下完成,并且本文關于電機本體結構形式、散熱筋結構和機械降噪措施等的結論已在該項目的60kW實驗樣機上得到證實。

    標簽: 開關磁阻電機 降噪

    上傳時間: 2013-07-05

    上傳用戶:13081287919

  • 永磁直流無刷電機混合驅動方法研究.rar

    永磁無刷直流電動機利用轉子上的永磁體激磁,采用電子換相取代機械換相,結構簡單、體積小、效率高,在許多領域得到了廣泛應用。但是,由于永磁無刷直流電動機本身存在較大的轉矩脈動,從而使電機運行性能存在缺陷,限制了它在精密傳動系統中的應用。本文在開發完成永磁無刷直流電動機控制系統的基礎上,針對如何減小和抑制自控式永磁電動機轉矩脈動這一問題,提出了一種混合控制策略:利用原有的六個離散位置信號,在三三導通控制策略的基礎上,融入矢量控制策略,使得電機在運行過程中定子的基波磁勢與轉子磁勢盡量保持在90°左右,來實現近似正弦波電流驅動,可以在不增加系統成本的基礎上,較好地抑制電磁轉矩脈動,并通過實驗驗證其正確性,其主要內容如下: 第二章主要闡述了永磁無刷直流電動機的運行原理,給出了電機的數學模型,在此基礎上,利用Matlab/Simulink軟件建立了電機及控制系統的仿真模型,并給出了仿真和實驗波形。 第三章介紹基于TI公司TMS320F240PQA芯片的永磁直流無刷電機控制器的設計,并對系統主電路、驅動模塊、電流檢測、過壓保護等電路作了詳細的介紹,對設計中容易出現的問題進行分析,搭建了整個系統的硬件平臺。 第四章介紹了常規的矢量控制技術,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,使得電機在運行過程中定子的基波磁勢與轉子磁勢盡量保持在90°左右,從而達到控制器簡單、轉矩脈動降低的目的。并分析了這種控制策略在勻速、加減速情況下的運行性能。 第五章在前幾章分析的基礎上,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,把軟件分成多個獨立模塊,并重點介紹了系統啟動、轉速計算、轉子位置計算、sinθ和cosθ的計算、PWM輸出等幾個部分,并給出實驗波形驗證其可行性。

    標簽: 直流無刷電機 方法研究 驅動

    上傳時間: 2013-05-30

    上傳用戶:時代將軍

  • 永磁同步電動機弱磁調速控制.rar

    作為數控機床、機器人等的重要組成部分,隨著加工制造、汽車等行業的發展,永磁交流伺服系統成為國內外研究和應用的一個重要領域。同時隨著功率電子器件和微處理器的進步,伺服系統也逐步向全數字化方向發展,全數字化系統具有可靠性高、實現新控制策略容易、功能豐富等優點。 本文論述了永磁同步電機空間矢量脈寬調制控制的最新發展,分析了從基礎理論到最新的控制算法的有關永磁同步電機空間矢量控制的許多問題。在對永磁同步電動機(PMSM)的數學模型和控制理論進行全面、深入研究的基礎上,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驗研究,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,在電機轉速達到基本轉速之前采用最大轉矩/電流策略控制,超過基本轉速之后采用弱磁擴速的電流控制策略,使電機具有更大的調速空間,該策略可實現電壓矢量近似連續調節,有效減小了PMSM 的轉矩脈動,提高了系統的性能,仿真結果證明了這一結論。 在上述工作的基礎上,研制開發了一套基于TMS320LF2407A 的高性能全數字永磁交流調速系統。該系統以空間矢量PWM 控制為核心。

    標簽: 永磁同步電動機 調速控制

    上傳時間: 2013-06-08

    上傳用戶:bjgaofei

  • 兩輪電動車輛電驅動控制系統研究.rar

    論文針對兩輪電動車輛(EV)用稀土永磁(REPM)無刷同步電動機(SM),分別進行了正弦波和方波兩種工作方式下的控制技術研究。論文在全面分析正弦波和方波無刷電機工作原理、調速控制方法及其性能特點的基礎上,分別對36VDC電動自行車和96VDC電動摩托車用稀土永磁無刷同步電動機進行了正弦波、方波驅動系統的構建和控制電路設計。 論文采用高集成度智能專用芯片與廉價的EEPROM配合作為核心控制單元,生成穩定的SPWM脈沖信號,構成36VDC正弦波驅動系統,其外圍電路簡單緊湊,克服了傳統SPWM信號產生方法中微處理機程序容易“跑飛”和模擬系統復雜的缺陷。同時,采用專用PWM調制芯片和硬件邏輯器件構成96VDC方波驅動系統,采用寬范圍輸入電壓的開關電源實現系統的控制供電,將直流電機系統常用的電流截止負反饋電路引入無刷電機驅動系統中,提高了大功率方波驅動系統的可靠性,其原理樣機性能穩定,負載電流可達30A。 兩種系統測試結果分析對比表明:相同結構的稀土永磁無刷同步電動機,采用正弦波或方波驅動控制各有利弊。正弦波驅動采用變頻調速,電機運行平穩,利用弱磁調速,還可實現超高速恒功率運行,但易于失步;而方波驅動采用PWM調壓調速,電機則具有良好的控制特性,機械特性較硬,起動轉矩大,車輛提速快,適于爬坡,但轉矩脈動較大。 綜上所述,采用方波驅動更適合于兩輪電動車輛的運行特點,論文介紹的方波驅動系統在電動車輛應用領域有著較好的發展前景。

    標簽: 電動車輛 驅動控制 系統研究

    上傳時間: 2013-04-24

    上傳用戶:yangbo69

  • 多細分二相混合式步進電機驅動器的研制.rar

    論文分析了混合式步進電動機的工作原理和運行特性。采用簡化的磁網絡模型,推導了建立二相混合式步進電機數學模型的關系式。并對步進電機的多種驅動技術進行了詳細的研究,著重分析和論述了正弦脈寬調制細分驅動技術。文中對整個系統的結構、硬件電路設計及驅動軟件編程進行了研究和實現,并給出了系統性能實驗結果。 步進電機的使用離不開步進電機驅動器,驅動器的優劣影響著步進電機的運行性能。傳統的驅動方式側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動器。該驅動器以二相混合式步進電動機的靜態和動態運行特性為出發點,主要分為數字控制部分、GAL片邏輯綜合信號處理單元、SG3525恒流控制電路、驅動功放電路、過流保護及反饋電路和系統供電電源模塊等。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,實現恒流控制、正/反轉運行、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。 該驅動器樣機已完成制作并進行了聯調測試,文中給出了測試結果并對所測波形進行了分析。實驗結果表明,系統硬件和軟件設計合理可行,各項技術指標均達到了設計要求。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,拓寬其應用領域。

    標簽: 步進電機 驅動器

    上傳時間: 2013-06-07

    上傳用戶:西伯利亞狼

  • 基于DSP的IGBT勵磁系統研究與仿真.rar

    勵磁調節系統是同步發電機的重要組成部分,對同步發電機乃至電力系統的安全穩定運行有著重要影響。隨著電力系統規模的不斷增大,系統結構和運行方式日趨復雜,對同步發電機勵磁控制系統運行的可靠性、穩定性、經濟性和靈活性提出了更高的要求。本文根據勵磁調節器的國內外發展趨勢,研究開發了以TMS320F2812芯片為控制核心的同步發電機DSP勵磁調節器。 本文首先介紹了數字勵磁的發展歷程、特點及應用范圍,然后介紹了同步發電機勵磁控制系統的國內外發展狀況及趨勢,提出了基于數字信號處理器 TMS320F2812 控制的絕緣柵雙極晶體管(IGBT)微機勵磁系統的結構和設計方案。 在詳細解釋功率器件 IGBT 和控制器件TMS320F2812芯片基礎上,提出了勵磁系統的主要硬件設計及軟件實現方法;完成了IGBT勵磁裝置主回路和 IGBT 保護及驅動單元的設計;進行調節器硬件設計,給出了硬件原理圖和軟件流程圖;利用TMS320F2812芯片強大的數據處理能力和豐富的片內外設和高速的實時處理能力,用單片系統結構實現了交流采樣、變速積分 PID控制算法、PWM功率調節和系統保護等功能。TMS320F2812芯片的引入,大大簡化了勵磁控制器的硬件結構,提高了勵磁系統的抗干擾能力和可靠性。 最后,為驗證所設計的勵磁調節器的有效性和控制效果,采用 MATLAB 中 SIMULINK 仿真平臺,設計了勵磁控制系統各環節的仿真模型。仿真結果表明,采用 TMS320F2812的同步發電機IGBT勵磁系統具有響應快速、調節靈敏、控制性能優良等特點。

    標簽: IGBT DSP 勵磁

    上傳時間: 2013-07-29

    上傳用戶:tb_6877751

  • 大型換流變壓器直流偏磁問題的研究.rar

    直流偏磁是變壓器的一種非正常工作狀態,是指在變壓器的勵磁電流中出現了直流分量。在直流輸電系統中,由于換流站的工作特性,有直流電流分量流過換流變壓器的繞組,產生直流偏磁現象,這一現象將對換流變壓器的正常運行產生不利的影響,如勵磁電流發生畸變、變壓器鐵心損耗增加及鐵心高度飽和引起的漏磁通增加。因此,從電磁場的角度分析這一現象是必要的。 由于鐵磁材料的非線性,不能應用疊加原理分析直流偏磁時的勵磁情況。為此,本文應用了二維瞬態場路直接耦合有限元法,借助大型有限元分析軟件Ansoft,定量分析了在不同等級直流偏磁電流作用下,換流變壓器空載運行狀態下的勵磁電流波形情況,結果表明,直流偏磁使鐵心中的磁通密度發生偏移,對應的勵磁電流波形呈現正負半波極不對稱的形狀,并且直流偏磁量越大勵磁電流的畸變越嚴重。 在求出直流偏磁量與勵磁電流峰值關系的基礎上,應用一種基于鐵心空載損耗數據的方法,定量分析了在不同等級直流偏磁電流作用下,換流變壓器鐵心損耗情況,結果表明,隨著直流偏磁電流的增加,鐵心損耗也會隨之增加,這會導致鐵心溫升上升,嚴重時會導致鐵心局部過熱,影響變壓器的正常運行。 在漏磁場分析中,討論了變壓器漏磁場的類型和作用,經過合理簡化,建立了換流變壓器二維漏磁場計算模型,應用二維瞬態場路直接耦合有限元法,分析了不同等級直流偏磁電流作用下,換流變壓器漏磁場分布情況,結果表明,隨著直流偏磁量的增加,不同位置處漏磁場分量的變化規律基本不變,但漏磁在增加,且不同位置漏磁分量增加的速率不同。

    標簽: 大型 變壓器 直流偏磁

    上傳時間: 2013-06-25

    上傳用戶:zxc23456789

  • 采用低分辨率位置傳感器的正弦波永磁同步電機控制系統.rar

    近年來,隨著永磁材料的發展,永磁同步電機應用日益廣泛。永磁同步電機根據反電動勢和電流波形的不同,可分為梯形波永磁同步電機(無刷直流電機)和正弦波永磁同步電機(永磁同步電機)。正弦波永磁同步電機為實現其正弦波驅動控制需要連續的轉子位置信號,通常采用機械位置傳感器(旋轉變壓器、光電編碼器等),機械位置傳感器雖可以提供高精度的轉子位置信息,但其體積大,價格高,增加了轉子的慣量,且性能易受環境因素的影響,限制了永磁同步電機的應用場合。近年來受到廣泛的關注的無位置傳感器技術,是通過檢測反電動勢(電壓)或電流等過零點獲取轉子的位置信號,此技術雖取消了機械位置傳感器,但存在控制復雜,位置檢測精度不高,運行轉速范圍受到限制等問題。為解決上述問題,本文研究采用低成本的低分辨率位置傳感器取代機械位置傳感器,通過位置估算法得到高分辨率的轉子位置信號,以實現永磁同步電機的正弦波驅動控制問題。 首先,本文分析了傳統的采用位置區間的平均速度和采用平均速度并引用平均加速度實現位置估算法的原理,針對其不足提出了一種改進的方法,該法通過對位置區間初始速度的估算,可以顯著提高速度、位置的估算精度。本文建立上述三種位置估算法的Matlab仿真模型,并對其進行了仿真研究,仿真結果表明:改進位置估算方法即使在加減速等動態性能過程中也能保持較小的位置誤差,性能明顯優于傳統的方法。 其次,完成了以TI公司的數子信號處理器(DSP)TMS320LF2407A為主控芯片,以IR公司IR2110為驅動芯片采用低分辨率位置傳感器的正弦波永磁同步電機控制系統的硬件電路的設計和調試工作。探討了正弦波永磁同步電機在采用無電流傳感器的電流開環控制時的控制策略問題。在此情況下電壓相位角φ對電機運行性能有重要的影響,為得到最佳的φ=f(ω)曲線,需根據負載特性進行優化。 最后,完成了基于TMS320LF2407A采用低分辨率位置傳感器的正弦波永磁同步電機的軟件設計,文中詳細討論了位置估算程序和實現SVPWM程序的設計和調試,并對其進行了實驗驗證。

    標簽: 分辨率 位置傳感器 正弦波

    上傳時間: 2013-07-23

    上傳用戶:shwjl

  • 旋轉電機鐵心損耗的分析與計算.rar

    為設計高性能、低損耗的電機,需要準確地分析電機鐵耗。本文從鐵磁材料的磁化特點出發,以分離鐵耗模型為基礎,對交變磁化以及旋轉磁化條件下鐵磁材料和電機的鐵耗進行分析和計算,分別從理論和實踐角度著重就電機鐵耗計算和測量中的一些相關問題作了深入研究。 按照分離鐵耗模型,鐵心損耗可以分成磁滯損耗、渦流損耗和異常損耗。本文首先從交流磁滯回線的產生機理出發,在Preisach靜態磁滯模型的基礎上,利用極限磁滯回線的對稱性,采用人工神經網絡技術,建立了Preisach人工神經網絡磁滯仿真模型,實現了對鐵磁材料交流磁滯回線的理論計算,為磁滯損耗的理論分析和計算奠定了基礎;為對交流磁滯回線進行實測,本文給出了一種采用愛潑斯坦方圈測量鐵磁材料交流磁滯回線與磁滯損耗的新方法,該方法克服了環形樣片測量法的不足,操作簡單,且測量精度高,具有較好的實用價值。利用該方法得到的實驗數據很好地驗證了理論計算結果。 對渦流損耗以及異常損耗的計算模型,本文系統地給出了其推導過程,對模型中的參數進一步加以明確,并對模型的特點進行了分析。鐵磁材料異常損耗計算模型是基于統計學原理推導而來的,模型中參數的確定涉及到鐵磁材料的微觀特性,本文給出了通過實驗確定其參數的具體方法;考慮到工程中異常損耗計算模型是其理論模型的簡化形式,文中對兩者的差別進行了分析。 在分析電機鐵耗時,既要考慮鐵心材料本身的損耗特性,也要考慮電機供電方式以及鐵心中磁場變化等因素對鐵耗的影響。在對鐵磁材料損耗特性分析的基礎上,本文考慮到局部磁滯回環對電機鐵耗的影響,推導了計及局部磁滯作用的電機鐵耗模型,并從理論上對C.P.Steinmetz的磁滯損耗經驗公式進行了驗證,從而明確了公式中經驗系數的物理意義;同時通過實驗研究,分析了磁化頻率對磁滯損耗系數的影響,提出了在磁化頻率較高時分段確定磁滯損耗系數的方法;考慮到現代電機控制策略以及供電方式的多樣性,本文對正弦波、方波以及三角波電壓供電時鐵心材料的交變鐵耗模型分別進行了推導,給出了其解析表達式,并通過實測證明了模型的有效性;對SPWM這類應用較為廣泛的非正弦供電方式,推導了電機交變損耗的一般計算模型,分析了SPWM變頻器供電時電機鐵耗與變頻器參數的關系,給出了其關系的數量表達式; 同時采用改進的愛潑斯坦方圈試驗平臺對非正弦供電條件下的鐵磁材料損耗和電機鐵耗進行了實驗研究。 考慮到電機鐵心制造過程中沖壓對鐵心材料特性的影響,本文提出了一套簡便的對鐵磁材料進行沖壓影響研究的實驗方法,利用該方法,有效地對材料的沖壓影響特性進行了分析。在實驗研究的基礎上,本文推導了考慮沖壓影響時的鐵磁材料損耗的修正系數,從而在傳統交變鐵耗分離模型的基礎上,建立了計及沖壓影響的電機鐵耗計算模型。對模型中引入的沖壓影響修正系數,給出了詳細的推導過程和明確的計算方法,從而使傳統的經驗修正方法得到改善。 在旋轉電機中,除交變磁化外,同時還存在大量的旋轉磁化。本文對旋轉磁化的物理機理進行了初步探討,分析了旋轉磁化條件下的損耗特點,系統介紹了當前鐵磁材料旋轉磁化性能以及旋轉磁化損耗實驗測量和理論計算的方法和手段。 在以上鐵耗理論的基礎上,充分考慮鐵心的非線性及磁滯特性,本文建立了一般條件下的鐵心動態電路模型,并將該模型應用于異步電動機鐵心等效電路中,推導了異步電動機動態鐵耗的分離等效電阻。以一臺三相異步電動機為樣機,采用以上鐵耗的動態分離等效電阻,有效地對電機鐵耗進行了分離,從而為深入研究電機的動態鐵耗特性提供了便利。 論文最后以一臺永磁無刷直流電機為例,對電機的運行特性以及鐵心損耗進行了分析計算。分析中應用場路結合法,建立了永磁無刷電機換流等效電路模型,采用鏡像法建立了深槽無刷電機電樞反應分析模型;在電機鐵耗分析中,推導了考慮旋轉磁化的電機鐵耗工程計算模型,對樣機鐵耗進行了理論計算,并通過構建實驗平臺,對旋轉磁化條件下的樣機空載鐵耗進行了測量,最終理論值與實測值吻合良好,證明了上述方法的有效性。

    標簽: 旋轉電機 損耗

    上傳時間: 2013-07-02

    上傳用戶:不挑食的老鼠

  • 鐵磁材料損耗及高速軟磁復合材料電機的研究.rar

    準確計算電機鐵耗一直是困擾電機設計者的一個難題。傳統方法是假設電機內部磁場僅是交變磁化的,根據鐵磁材料在交變磁化條件下測量的數據,計算電機齒部和軛部由基波磁場造成的損耗,對于計算值與實測值之間的誤差通過經驗系數來修正。這種方法對于已經長期制造和使用的電機而言勉強適用,對于近年來發展很快的永磁電機、高速電機和其他新結構電機,由于缺乏合適的經驗系數,導致此方法難以適用。眾多研究人員的成果已經證明電機的鐵耗有相當一部分是由旋轉磁化導致的,因此顧及旋轉磁化的電機鐵耗計算模型是本文的一個重要內容。 本文從鐵磁材料的鐵耗入手,先研究鐵磁材料在交變磁化和旋轉磁化方式下的計算和測量方法,目的是得到鐵耗分立模型中磁滯損耗、渦流損耗和異常損耗的計算系數。本文提出并實現了數字式的25cm愛潑斯坦方圈測試系統,它可以測量在任何頻率和波形電源供電下硅鋼片的損耗,本文還在二維鐵耗測試系統中對硅鋼片在圓形旋轉磁化條件下的損耗進行了測量。結果表明,在同樣頻率和磁密的條件下,旋轉磁化下的損耗要比交變磁化下的損耗大。本文提出了基于磁密軌跡的電機鐵耗計算模型,它只采用較容易獲得的交變磁化損耗系數,但又能顧及到旋轉磁化帶來的影響。通過實際電機的計算和測試,表明軌跡法的計算結果在未經任何系數修正的情況下就具有很好的精度,適合推廣使用。 軟磁復合材料是一種新型的粉末金屬材料,它具有渦流損耗小和易制造成具有復雜結構電機等特點。為了探索這種材料在高頻領域中的應用和驗證本文提出的鐵耗計算模型,本文成功地設計和制造了一臺采用軟磁復合材料的爪極式永磁電機,由于結構復雜,本文通過三維有限元分析,對該電機的磁通、磁鏈、電感、轉矩和鐵耗等參數和性能的計算提出了計算方法。對該種電機的熱分析,本文提出了熱網絡法和磁熱耦合有限元法。由于鐵耗在高速電機總損耗中占有很大比例,因此在有限元方法中,本文通過映射剖分法,使磁場和熱場模型中的單元總數、大小和順序保持完全一致,軌跡法計算得到的各單元鐵耗直接耦合進熱場進行計算,得到了電機準確的溫度分布。本文還進行了高速電機轉子的模態分析,合理地調整轉子的直徑、長度和軸承位置,使轉子的自然共振頻率遠離電機的工作頻率范圍。本文構建了一測試平臺對樣機進行了發電機狀態測試,并通過假轉子法測量了電機鐵耗,實驗結果證明了本文所用方法的可行性,得到的結論對軟磁復合材料的應用及爪極式電機的設計與分析都具有很好的參考價值。

    標簽: 鐵磁 材料 損耗

    上傳時間: 2013-06-27

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