本文關(guān)鍵詞：大功率實心轉(zhuǎn)子空心杯電機的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：空心杯轉(zhuǎn)子電機是一種特殊結(jié)構(gòu)電機,結(jié)構(gòu)簡單,機械可靠性高,具有較高的能量密度和良好的起動性能,同時轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量小,響應(yīng)速度快,控制性能比較好,在高速大轉(zhuǎn)矩、高能量密度、伺服系統(tǒng)等場合越來越被人們重視。但是以往空心杯轉(zhuǎn)子電機多作為測速發(fā)電機,當(dāng)成傳感器使用,而本文研究的目的是將空心杯轉(zhuǎn)子電機作為功率元件使用,具有與傳統(tǒng)測速發(fā)電機使用場合具有不同的特點和特性要求。空心杯電機具有結(jié)構(gòu)簡單、效率高、功率密度高、控制簡單和穩(wěn)定性好等特點,它能實現(xiàn)高效率的能量轉(zhuǎn)換,代表了電機的發(fā)展方向之一。正是基于空心杯轉(zhuǎn)子電機廣闊的發(fā)展前景,本文采用了電機設(shè)計公式和電磁場解析計算結(jié)合等效電路,以及電磁場有限元計算的方法對空心杯轉(zhuǎn)子電機的參數(shù)進行了詳細的推導(dǎo)計算,編寫了Matlab優(yōu)化程序并結(jié)合有限元仿真對空心杯電機的性能進行了優(yōu)化與分析,相互印證,研究具有重要的現(xiàn)實意義和理論價值。項目具體研究內(nèi)容包括:1.對空心杯轉(zhuǎn)子電機的參數(shù)計算和性能分析的研究現(xiàn)狀進行了調(diào)研、歸納和總結(jié)。借鑒異步電機設(shè)計的思想,利用公式法、解析法和有限元法分別了空心杯轉(zhuǎn)子電機的T型等效電路的各個參數(shù)的計算,特別是對本文特殊的雙邊定子結(jié)構(gòu)電機的參數(shù)計算和等效方法進行了詳細推導(dǎo),給出了該結(jié)構(gòu)具有的優(yōu)點。2.利用公式計算和解析計算得到的參數(shù),建立異步電機T型等效電路,對電機的機械特性進行了計算,編寫了相應(yīng)的Matlab計算程序,可以繪制空心杯轉(zhuǎn)子電機在不同頻率、不同電壓、不同電流、不同參數(shù)條件下的機械特性。重點考慮了兩種供電方式:控制輸入電壓不變;控制輸入電流不變。為電機性能的優(yōu)化奠定了基礎(chǔ)。采用解析法和有限元法對本文空心杯轉(zhuǎn)子電機的機械特性進行了細致的分析,利用Ansys和Ansoft等有限元分析軟件,建立了電機的二維有限元模型,應(yīng)用了定子通轉(zhuǎn)差頻率激勵的二維線性諧波場計算得到不同轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速下的轉(zhuǎn)矩,計算考慮了結(jié)構(gòu)細節(jié)導(dǎo)致的氣隙磁場的波動,結(jié)果相比而言更接近實際情況。另外,對空心杯轉(zhuǎn)子電機的機械特性的影響因素進行了計算和分析,分析了6061鋁和10號鋼兩種轉(zhuǎn)子材料、磁導(dǎo)率、轉(zhuǎn)子電阻率、轉(zhuǎn)子端部效應(yīng)等對機械特性的影響規(guī)律。3.利用遺傳算法編寫了優(yōu)化電機性能參數(shù)的優(yōu)化程序,文中以一臺多相永磁電機作優(yōu)化案例,闡述了優(yōu)化程序的靈活性和有效性,最后完成了對空心杯轉(zhuǎn)子這種獨特結(jié)構(gòu)電機的優(yōu)化和分析。
【關(guān)鍵詞】：空心杯轉(zhuǎn)子 異步電機 參數(shù)計算 機械特性 優(yōu)化分析
【學(xué)位授予單位】：上海電機學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM359.9
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 緒論12-17
• 1.1 選題的背景及意義12-13
• 1.2 課題來源13-14
• 1.3 空心杯電機的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀14-15
• 1.4 空心杯電機的應(yīng)用15
• 1.5 本文主要研究內(nèi)容15-17
• 第二章 空心杯電機的參數(shù)計算17-51
• 2.1 引言17
• 2.2 空心杯電機結(jié)構(gòu)17-21
• 2.3 電機等效電路的推導(dǎo)21-24
• 2.4 公式計算24-29
• 2.4.1 氣隙系數(shù)24
• 2.4.2 勵磁電抗24-25
• 2.4.3 定子槽漏抗25
• 2.4.4 定子端部漏抗25-26
• 2.4.5 定子等效電阻26
• 2.4.6 轉(zhuǎn)子等效電阻26-28
• 2.4.7 轉(zhuǎn)子漏抗28-29
• 2.5 電磁場解析法計算29-34
• 2.5.1 建立模型29-30
• 2.5.2 微分方程30-32
• 2.5.3 邊界條件和待定系數(shù)求出參數(shù)32-34
• 2.6 有限元計算34-40
• 2.6.1 預(yù)處理35-36
• 2.6.2 有限元計算36-39
• 2.6.3 結(jié)果分析39-40
• 2.7 雙邊參數(shù)與單邊參數(shù)的關(guān)系40-42
• 2.8 計算過程示例42-49
• 2.9 本章小結(jié)49-51
• 第三章 空心杯電機機械特性及端部效應(yīng)的影響分析51-62
• 3.1 引言51
• 3.2 機械特性曲線計算51-55
• 3.2.1 通過公式計算機械特性曲線51-53
• 3.2.2 通過Ansys有限元方法計算機械特性53-55
• 3.3 轉(zhuǎn)子使用不同材料時機械特性的對比優(yōu)化分析55-60
• 3.3.1 磁導(dǎo)率對電機機械特性的影響56-57
• 3.3.2 電阻率對電機機械特性的影響57-59
• 3.3.3 轉(zhuǎn)子使用6061鋁和10號鋼時電機機械特性的對比優(yōu)化59-60
• 3.4 端部效應(yīng)影響的簡要分析60-61
• 3.5 本章小結(jié)61-62
• 第四章 電機的性能優(yōu)化設(shè)計與原理分析62-69
• 4.1 引言62
• 4.2 電機優(yōu)化的特點62
• 4.3 遺傳算法簡介62-63
• 4.4 電機優(yōu)化數(shù)學(xué)模型63-66
• 4.4.1 目標(biāo)函數(shù)63-64
• 4.4.2 設(shè)計變量64
• 4.4.3 設(shè)計變量的取值范圍64-65
• 4.4.4 約束條件65
• 4.4.5 懲罰函數(shù)65-66
• 4.5 案例的優(yōu)化結(jié)果66-68
• 4.6 本章小結(jié)68-69
• 第五章 實心轉(zhuǎn)子空心杯電機的性能優(yōu)化與分析69-75
• 5.1 引言69
• 5.2 空心杯電機優(yōu)化的特點69
• 5.3 空心杯電機優(yōu)化數(shù)學(xué)模型69-71
• 5.4 空心杯電機的優(yōu)化結(jié)果71-72
• 5.5 有限元分析方法72-73
• 5.5.1 Ansoft軟件簡介72
• 5.5.2 有限元仿真模型建立72-73
• 5.6 有限元仿真與三種方案結(jié)果對比分析73-74
• 5.7 本章小結(jié)74-75
• 第六章 總結(jié)與展望75-77
• 6.1 總結(jié)75-76
• 6.2 展望76-77
• 參考文獻77-83
• 致謝83-84
• 攻讀碩士學(xué)位期間獲得的研究成果84

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本文編號：332233