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上傳時間: 2013-04-24
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基于Altium Designer的信號完整性分析教程
上傳時間: 2013-07-28
上傳用戶:極客
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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在交流伺服系統中,永磁同步電動機(PMSM)作為執行元件具有高效、節能、便于維修的特點,廣泛應用于數控機床的進給伺服單元及機器人等需精確定位的裝置中.由于PMSM驅動系統受電機參數變化、外部負載擾動、對象未建模和非線性動態特性等不確定性的影響,因此,采用并發展先進的控制技術,不斷改善與提高位置伺服系統的穩態精度、動態響應特性及對系統參數變化的自適應性和抗干擾性是一個必然趨勢.該文對PMSM的控制機理和特性作了較為深入的分析;建立了PMSM的數學模型,并采用了id=0的矢量控制策略;對控制系統組成及控制方式作了分析和比較,在此基礎上建立了電流環、速度環和位置環的三閉環控制系統,對作為反饋主回路的位置環采用了模糊CMAC神經網絡控制方法,該方法兼具模糊控制器的快速性和神經網絡的自學習能力;構建了針對PMSM位置伺服系統的模糊CMAC控制器結構及其相應的算法;利用先進的計算機仿真工具(Matlab下的Simulink)對所提出的控制策略進行了數字仿真和分析;仿真和實驗結果表明本文所提出的控制策略對PMSM位置伺服系統進行控制具有良好的魯棒性能和快速性.該文首次提出將兼具快速性和自學習能力的模糊CMAC神經網絡控制器應用于PMSM位置伺服系統中,可以說該文為發展高性能PMSM位置伺服系統提供了充分的技術資料,也為今后進一步提高其性能提出了新的思路和方法.
上傳時間: 2013-04-24
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音圈電機(VoiceCoilMotor,簡稱VCM)是特種直線電機,其工作原理與揚聲器的音圈類似。其最突出的特點是體積小、重量輕,動作速度快,可以達到很高的定位精度,推力均勻。自從問世以來,廣泛的應用在計算機存儲設備、航天儀器(例如航天制冷機)、精密測距儀器(例如霍爾位移測量裝置)、精密車床以及移動電話中。目前,生產出的VCM電機廣泛應用于消費類和生產類市場,特別是高檔家用電器和計算機中。 針對目前我國VCM結構設計的不足及工藝的落后,本文結合現有的加工工藝,研究永磁VCM的設計及結構優化,具體內容如下: 首先,介紹VCM工作原理,以及內磁式與外磁式、長音圈與短音圈、動圈式與動鐵式、直線式與搖臂式等不同結構VCM及相應特點,闡述了力矩常數的意義及其對電機性能的影響,并詳細介紹了VCM在光盤驅動器、硬盤驅動器,以及在電刷試驗臺(提供靜壓力)中的典型應用。 其次,從電機電磁場的基本理論出發,介紹有限元及其在電磁場仿真計算中的應用,并采用有限元軟件ANSYS,結合實際算例,對VCM進行建模和仿真。 再次,文中詳細介紹了永磁VCM的設計過程,提出了設計方法以供參考,其中包含了定量計算,包括了永磁體材料的選擇、體積的計算,音圈的設計(匝數計算及選型),以及電機整體的機械結構設計。 最后,結合設計VCM應當遵循的原則,提出了若干結構優化設計方案。在理論推導和分析的基礎上,結合仿真軟件ANSYS,對幾種結構分別進行了電機電磁場以及電機性能的仿真分析,其中包括:采用釹鐵硼永磁的單勵磁結構VCM與傳統鐵氧體VCM的性能差異;增加極靴對VCM性能影響;增加短路環及變換結構對VCM動態響應速度的影響等。
上傳時間: 2013-06-10
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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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