發(fā)布時間：2017-04-06 17:04

  本文關(guān)鍵詞：雙定子圓筒型永磁游標直線電機的設(shè)計與分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：由于心臟病居高不下的死亡率和自然心臟的短缺,現(xiàn)如今通過移植人造心臟代替自然心臟來泵血成為了一種非常有效的方式來挽救心臟病患者生命。作為人造心臟的最為關(guān)鍵的組成部件,人造心臟泵必須擁有穩(wěn)定性和可供移植性這兩項條件,而電驅(qū)動的人造心臟電泵恰恰具備這些優(yōu)勢,具備有很高的科研價值。本文提出了一種新型的雙定子圓筒型永磁游標直線電機應(yīng)用于人造心臟泵領(lǐng)域,并對其靜態(tài)性能和動態(tài)性能進行了研究,搭建了有限元仿真模型,設(shè)計制造了試驗樣機,證實了圓筒型雙定子直線游標永磁電機有較為優(yōu)異的性能,為進一步研究該類雙定子直線游標永磁電機打下了基礎(chǔ)。所研究的主要工作如下:1)由于人造心臟受體胸腔空間有限且要求電機具有較高的推力密度,提出了一種新型兩相圓筒型雙定子直線游標(Double-Stator Tubular Permanent-Magnet Vernier、TDS-VPM)電機結(jié)構(gòu)并對現(xiàn)有游標結(jié)構(gòu)就行改進,繞組和永磁體都位于初級上,次級只有鐵芯。A、B兩相繞組分別位于內(nèi)外定子,采用此結(jié)構(gòu)可以有效利用電機中空體積,減小電機長度,提高電機的推力密度、增加電機的可靠性。2)建立了電機的軸對稱有限元模型,將3D電機結(jié)構(gòu)簡化為2D模型,節(jié)約了仿真時間。在此基礎(chǔ)上對電機的磁場分布、磁鏈、反電勢和電感以及推力等靜態(tài)特性進行了仿真分析,驗證了電機的游標效應(yīng),與理論分析一致。3)構(gòu)建了對稱模型,將影響直線電機推力脈動的邊端力和齒槽力進行了分離,據(jù)此,對電機的拓撲結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化和改進,通過動子內(nèi)外側(cè)錯開四分之一極距,使得內(nèi)外定子產(chǎn)生的齒槽力相互抵消,有效的降低了動子的推力脈動,提高了輸出性能。4)建立了電機的數(shù)學(xué)模型,推導(dǎo)了由于邊端效應(yīng)和加工誤差使得兩相反電勢相位差不為90°電角度時的電流控制策略,利用場路耦合聯(lián)合仿真方法,對電機的動態(tài)特性進行了仿真分析。5)由于圓筒型結(jié)構(gòu)不宜使用硅鋼片疊壓而成,對采用的新型軟磁材料坡莫合金的磁材料性能進行了測試,測試表明其磁導(dǎo)率要低于硅鋼材料。設(shè)計加工了一臺試驗樣機,并進行了測試,分析表明實驗結(jié)果與仿真結(jié)果較為吻合,驗證了理論分析的正確性和有效性。
【關(guān)鍵詞】：推力 定位力 永磁電機 有限元分析 圓筒直線電機
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM359.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-20
• 1.1 課題研究的背景10-11
• 1.2 直線電機簡介11-13
• 1.3 定子永磁型電機簡介13-14
• 1.4 游標電機簡介14-16
• 1.5 雙定子電機簡介16-17
• 1.6 人造心臟泵國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀和研究趨勢17-18
• 1.7 本文內(nèi)容的安排18-20
• 第二章 雙定子圓筒型永磁游標直線電機的運行原理與結(jié)構(gòu)特點20-29
• 2.1 人造心臟的泵用電機性能要求20
• 2.2 電機結(jié)構(gòu)20-22
• 2.3 運行原理22-23
• 2.4 游標原理23-27
• 2.5 雙定子圓筒形永磁游標直線結(jié)構(gòu)特點27-28
• 2.5.1 圓筒形直線電機結(jié)構(gòu)的選取27
• 2.5.2 永磁游標結(jié)構(gòu)的選取27-28
• 2.6 本章小結(jié)28-29
• 第三章 雙定子圓筒形永磁游標直線電機的有限元分析29-49
• 3.1 參數(shù)化建模29-30
• 3.2 網(wǎng)格剖分30-31
• 3.3 電機靜態(tài)特性分析31-34
• 3.3.1 永磁磁場和電樞磁場分析31-32
• 3.3.2 永磁磁鏈和空載反電勢32
• 3.3.3 自感和互感32-33
• 3.3.4 定位力33
• 3.3.5 推力33-34
• 3.4 電機改進結(jié)構(gòu)提出34-35
• 3.5 改進電機結(jié)構(gòu)參數(shù)對電機性能的影響及優(yōu)化35-40
• 3.6 改進電機結(jié)構(gòu)的靜態(tài)特性分析40-48
• 3.6.1 永磁磁場40-41
• 3.6.2 電樞磁場41-42
• 3.6.3 自感和互感42-43
• 3.6.4 永磁磁鏈和空載反電勢43-44
• 3.6.5 定位力分析44-45
• 3.6.6 推力分析45-46
• 3.6.7 永磁體退磁風(fēng)險分析46-48
• 3.7 本章小結(jié)48-49
• 第四章 數(shù)學(xué)模型和控制策略49-60
• 4.1 數(shù)學(xué)模型49-51
• 4.2 動子角度差選取51-55
• 4.3 電流控制55-56
• 4.4 基于場路耦合的聯(lián)合仿真56-59
• 4.5 本章小結(jié)59-60
• 第五章 樣機與實驗結(jié)果分析60-65
• 5.1 樣機制造60-62
• 5.1.1 電機永磁材料的性能測試60-61
• 5.1.2 電機制作組裝61-62
• 5.2 樣機實驗62-64
• 5.3 本章小結(jié)64-65
• 第六章 總結(jié)與展望65-67
• 6.1 工作總結(jié)65
• 6.2 工作展望65-67
• 參考文獻67-72
• 致謝72-73
• 攻讀碩士期間發(fā)表論文與科研成果73

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