本文關(guān)鍵詞：高速兩相開關(guān)磁阻電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的研究

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【摘要】：打磨機(jī)等高速電動(dòng)工具通常采用單相串激電機(jī)驅(qū)動(dòng),具有起動(dòng)轉(zhuǎn)矩高、空載轉(zhuǎn)速高、結(jié)構(gòu)緊湊、成本低廉等特點(diǎn),但由于存在換向器和碳刷,影響到其使用壽命和可靠性。兩相開關(guān)磁阻電機(jī)具有很好的串激特性,并且無(wú)換向器和滑環(huán),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本適中,是高速電動(dòng)工具的理想驅(qū)動(dòng)電機(jī),本文以打磨機(jī)工具為驅(qū)動(dòng)對(duì)象,研究開發(fā)高速兩相開關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng),主要包括以下內(nèi)容：首先,闡述了開關(guān)磁阻電機(jī)的基本結(jié)構(gòu),在線性模型下對(duì)該電機(jī)的電感特性、轉(zhuǎn)矩特性、運(yùn)行特性進(jìn)行了分析,在原理分析的基礎(chǔ)上總結(jié)了開關(guān)磁阻電機(jī)的控制方式。然后針對(duì)兩相開關(guān)磁阻電機(jī)自起動(dòng)問(wèn)題及運(yùn)行原理進(jìn)行分析。其次,基于打磨機(jī)電動(dòng)工具驅(qū)動(dòng)要求,對(duì)高速兩相開關(guān)磁阻電機(jī)進(jìn)行了電磁設(shè)計(jì)研究。建立了兩相開關(guān)磁阻電機(jī)的電磁場(chǎng)有限元仿真研究模型,研究了階梯氣隙大小、階梯氣隙角度、繞組每相串聯(lián)匝數(shù)等參數(shù)對(duì)電機(jī)自起動(dòng)能力、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)等性能的影響,給出了電機(jī)電磁設(shè)計(jì)優(yōu)化方案,并經(jīng)電磁場(chǎng)有限元?jiǎng)討B(tài)仿真,研究電機(jī)的動(dòng)態(tài)性能。再次,基于前述建立的開關(guān)磁阻電機(jī)仿真模型,通過(guò)分析電機(jī)的控制策略和輸出特性,采用STM8S003F3單片機(jī)作為主控芯片,不對(duì)稱半橋電路作為驅(qū)動(dòng)電路,對(duì)打磨機(jī)驅(qū)動(dòng)用高速兩相開關(guān)磁阻電機(jī)的控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究。最后,在上述的研究工作基礎(chǔ)上,制作出一臺(tái)高速兩相開關(guān)磁阻電機(jī)及其相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng),同時(shí)進(jìn)行了電機(jī)樣機(jī)的打磨機(jī)驅(qū)動(dòng)試驗(yàn),試驗(yàn)表明所開發(fā)的高速兩相開關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)具有良好的性能,能夠替代原有的串激電機(jī)驅(qū)動(dòng)打磨機(jī)電動(dòng)工具。
【關(guān)鍵詞】：電動(dòng)工具 兩相開關(guān)磁阻電機(jī) 電磁設(shè)計(jì) 驅(qū)動(dòng)控制
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM352
【目錄】：

• 摘要10-11
• ABSTRACT11-13
• 第1章 緒論13-22
• 1.1 課題研究的背景和意義13-14
• 1.2 兩相開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)打磨機(jī)的適用性14-15
• 1.2.1 串激電機(jī)14-15
• 1.2.2 兩相開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)打磨機(jī)的優(yōu)勢(shì)15
• 1.3 開關(guān)磁阻電機(jī)的發(fā)展概況15-16
• 1.4 兩相開關(guān)磁阻電機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀16-20
• 1.4.1 定子結(jié)構(gòu)優(yōu)化的兩相開關(guān)磁阻電機(jī)17-18
• 1.4.2 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)優(yōu)化的兩相開關(guān)磁阻電機(jī)18-19
• 1.4.3 分塊式轉(zhuǎn)子的兩相開關(guān)磁阻電機(jī)19-20
• 1.5 本文的研究?jī)?nèi)容20-22
• 第2章 開關(guān)磁阻電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與原理22-33
• 2.1 引言22
• 2.2 開關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)22-23
• 2.3 開關(guān)磁阻電機(jī)的解析分析23-28
• 2.2.1 開關(guān)磁阻電機(jī)的基本平衡方程24-25
• 2.2.2 開關(guān)磁阻電機(jī)電感的線性分析25-27
• 2.2.3 開關(guān)磁阻電機(jī)運(yùn)行特性的分析27-28
• 2.4 開關(guān)磁阻電機(jī)的控制方式28-29
• 2.5 兩相開關(guān)磁阻電機(jī)的起動(dòng)和工作原理29-32
• 2.5.1 兩相開關(guān)磁阻電機(jī)的自起動(dòng)問(wèn)題29-31
• 2.5.2 兩相開關(guān)磁阻電機(jī)的工作原理31-32
• 2.6 本章小結(jié)32-33
• 第3章 兩相開關(guān)磁阻電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)與控制策略的研究33-48
• 3.1 引言33
• 3.2 兩相開關(guān)磁阻電機(jī)的初始設(shè)計(jì)33-36
• 3.2.1 打磨機(jī)工具的部分尺寸與性能要求33-34
• 3.2.2 電機(jī)基本結(jié)構(gòu)的確定34-35
• 3.2.3 電機(jī)主要尺寸的確定35-36
• 3.3 階梯型氣隙結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)36-39
• 3.4 電機(jī)設(shè)計(jì)方案的仿真驗(yàn)證39-42
• 3.5 位置檢測(cè)裝置的設(shè)計(jì)42-44
• 3.6 電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制策略44-46
• 3.6.1 PWM調(diào)壓控制44-45
• 3.6.2 角度位置控制45-46
• 3.6.3 轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制46
• 3.7 本章小結(jié)46-48
• 第4章 兩相開關(guān)磁阻電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)48-61
• 4.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)48-55
• 4.1.1 邏輯控制模塊49
• 4.1.2 功率模塊49-50
• 4.1.3 驅(qū)動(dòng)模塊50-52
• 4.1.4 檢測(cè)模塊52-53
• 4.1.5 電源模塊53-55
• 4.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)55-59
• 4.2.1 電機(jī)系統(tǒng)狀態(tài)分析55-56
• 4.2.2 軟件總體結(jié)構(gòu)56-58
• 4.2.3 轉(zhuǎn)速計(jì)算與位置檢測(cè)58-59
• 4.2.4 PWM軟件功能的實(shí)現(xiàn)59
• 4.3 本章小結(jié)59-61
• 第5章 兩相開關(guān)磁阻電機(jī)的實(shí)驗(yàn)與分析61-67
• 5.1 實(shí)驗(yàn)樣機(jī)系統(tǒng)61-62
• 5.2 位置信號(hào)檢測(cè)62
• 5.3 功率元件測(cè)試62-63
• 5.4 開通角和關(guān)斷角對(duì)電流波形的影響63-65
• 5.5 空載和負(fù)載實(shí)驗(yàn)的分析65-66
• 5.6 電機(jī)整體性能測(cè)試66
• 5.7 本章小結(jié)66-67
• 第6章 全文總結(jié)67-69
• 參考文獻(xiàn)69-74
• 致謝74-75
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄75-76
• 學(xué)位論文評(píng)閱及答辯情況表76

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2 ，

本文編號(hào)：904934