本文關(guān)鍵詞：兩相冗余繞組混合式步進(jìn)電機(jī)低速力矩平穩(wěn)性研究

  更多相關(guān)文章： 步進(jìn)電機(jī) 力矩波動(dòng) 冗余繞組 優(yōu)化設(shè)計(jì) 有限元

【摘要】：近幾十年來(lái)步進(jìn)電機(jī)的設(shè)計(jì)、制造和控制方面的理論逐漸達(dá)到成熟。但由于航天領(lǐng)域?qū)煽啃�、穩(wěn)定性等性能不斷提出更高要求,依然存在許多技術(shù)問(wèn)題要解決。本文以航天應(yīng)用中的兩相混合式步進(jìn)電機(jī)力矩波動(dòng)問(wèn)題為技術(shù)背景,研究了具有冗余繞組的兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的低速力矩平穩(wěn)性問(wèn)題。首先進(jìn)行了兩相混合式步進(jìn)電機(jī)力矩波動(dòng)的理論分析,從電機(jī)的本體設(shè)計(jì)和控制過(guò)程找到產(chǎn)生周期性波動(dòng)的原因,并結(jié)合仿真驗(yàn)證理論分析的正確性,然后分析了改善力矩波動(dòng)的方法。其次根據(jù)理論分析結(jié)果以及兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的技術(shù)要求,以改善低速力矩平穩(wěn)性為目標(biāo),進(jìn)行了具有冗余繞組的兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的電磁設(shè)計(jì),包括結(jié)構(gòu)合理選擇、材料選擇、電磁參數(shù)計(jì)算等。在此基礎(chǔ)上通過(guò)三維有限元仿真驗(yàn)證了設(shè)計(jì)參數(shù)的正確性,并分析了電機(jī)模型中各部分的磁場(chǎng)分布及影響。在電機(jī)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,以提高電機(jī)力矩密度為目標(biāo)函數(shù),并結(jié)合重要電磁參數(shù)對(duì)電機(jī)性能的影響分析,按照順序?qū)上嗳哂嗬@組混合式步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì);進(jìn)一步對(duì)優(yōu)化后的電機(jī)的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行仿真,驗(yàn)證了優(yōu)化后的電機(jī)在不同工作狀態(tài)下可以達(dá)到技術(shù)要求。通過(guò)對(duì)具有冗余繞組的兩相混合式步進(jìn)電機(jī)力矩的理論分析與三維電磁場(chǎng)建模計(jì)算,明確了影響電機(jī)低速平穩(wěn)性的關(guān)鍵因素,并通過(guò)電機(jī)設(shè)計(jì)電磁計(jì)算與優(yōu)化過(guò)程,分析出了改善力矩波動(dòng)以及提高電機(jī)性能的方法,對(duì)進(jìn)一步研制低力矩波動(dòng)的工程樣機(jī)提供了參考。
【關(guān)鍵詞】：步進(jìn)電機(jī) 力矩波動(dòng) 冗余繞組 優(yōu)化設(shè)計(jì) 有限元
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM383.6
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-21
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 本體設(shè)計(jì)方面11-12
• 1.2.2 力矩波動(dòng)抑制方面12-13
• 1.2.3 驅(qū)動(dòng)與控制方面13-14
• 1.3 步進(jìn)電機(jī)分析方法14-18
• 1.3.1 線性分析方法14-16
• 1.3.2 非線性分析方法16-17
• 1.3.3 有限元分析方法17-18
• 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容18-21
• 第2章 兩相混合式步進(jìn)電機(jī)理論分析21-33
• 2.1 引言21
• 2.2 基本結(jié)構(gòu)和工作原理21-24
• 2.2.1 基本結(jié)構(gòu)21-22
• 2.2.2 工作原理22-23
• 2.2.3 技術(shù)指標(biāo)23-24
• 2.3 瞬時(shí)力矩?cái)?shù)學(xué)模型24-31
• 2.3.1 兩相磁鏈推導(dǎo)26-27
• 2.3.2 瞬時(shí)力矩推導(dǎo)27-30
• 2.3.3 數(shù)學(xué)模型分析30-31
• 2.4 本章小結(jié)31-33
• 第3章 兩相混合式步進(jìn)電機(jī)力矩波動(dòng)分析33-43
• 3.1 引言33
• 3.2 定位力矩對(duì)力矩波動(dòng)的影響33-35
• 3.2.1 磁滯定位力矩33-34
• 3.2.2 磁阻定位力矩34-35
• 3.2.3 改善措施35
• 3.3 勵(lì)磁電流偏差對(duì)力矩波動(dòng)的影響35-39
• 3.3.1 勵(lì)磁電流含直流分量35-37
• 3.3.2 勵(lì)磁電流幅值偏差37
• 3.3.3 勵(lì)磁電流相位偏差37-38
• 3.3.4 電流相位與轉(zhuǎn)子位置偏差38
• 3.3.5 改善措施38-39
• 3.4 磁路不對(duì)稱對(duì)力矩波動(dòng)的影響39-41
• 3.4.1 磁路結(jié)構(gòu)39-40
• 3.4.2 氣隙不均勻40
• 3.4.3 轉(zhuǎn)子偏心40-41
• 3.5 電流換向?qū)α夭▌?dòng)的影響41
• 3.6 其他影響力矩波動(dòng)的因素41-42
• 3.7 本章小結(jié)42-43
• 第4章 兩相冗余繞組混合式步進(jìn)電機(jī)設(shè)計(jì)43-55
• 4.1 引言43
• 4.2 步進(jìn)電機(jī)設(shè)計(jì)43-48
• 4.2.1 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)43
• 4.2.2 冗余繞組設(shè)計(jì)43-45
• 4.2.3 齒層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)45-46
• 4.2.4 具體參數(shù)設(shè)計(jì)46-48
• 4.3 步進(jìn)電機(jī)建模和仿真48-54
• 4.3.1 模型建立48-49
• 4.3.2 磁場(chǎng)分布仿真49-54
• 4.4 本章小結(jié)54-55
• 第5章 步進(jìn)電機(jī)優(yōu)化及三維電磁場(chǎng)仿真55-76
• 5.1 引言55
• 5.2 步進(jìn)電機(jī)優(yōu)化模型的確立55-56
• 5.3 步進(jìn)電機(jī)優(yōu)化56-62
• 5.3.1 齒寬的影響和優(yōu)化57-58
• 5.3.2 齒高的影響和優(yōu)化58-59
• 5.3.3 磁鋼的影響和優(yōu)化59-61
• 5.3.4 定子磁極寬度的優(yōu)化61
• 5.3.5 其他結(jié)構(gòu)參數(shù)確定61-62
• 5.4 優(yōu)化后步進(jìn)電機(jī)的靜態(tài)特性仿真62-69
• 5.4.1 靜力矩分析62-64
• 5.4.2 自感和互感分析64-67
• 5.4.3 磁鋼性能變化的影響67-69
• 5.5 步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)態(tài)特性仿真69-72
• 5.5.1 運(yùn)動(dòng)方程69-70
• 5.5.2 仿真參數(shù)的設(shè)置70
• 5.5.3 動(dòng)態(tài)仿真結(jié)果及分析70-72
• 5.6 步進(jìn)電機(jī)優(yōu)化前后對(duì)比72-74
• 5.6.1 結(jié)構(gòu)參數(shù)72
• 5.6.2 主要性能及對(duì)比72-74
• 5.7 本章小結(jié)74-76
• 結(jié)論76-77
• 參考文獻(xiàn)77-82
• 致謝82

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前5條

1 李興根;王宗培;;步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的齒層比轉(zhuǎn)矩和齒形優(yōu)化[J];電工技術(shù)學(xué)報(bào);1991年02期

2 張猛;祝曉麗;陸嬌娣;耿遠(yuǎn)迎;王友平;;一種高穩(wěn)定度太陽(yáng)帆板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)控制方法[J];空間控制技術(shù)與應(yīng)用;2010年04期

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4 王宗培,程智,任雷;新型二相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)[J];微電機(jī);1998年02期

5 孫孔政;徐抒巖;曹小濤;王棟;;基于矩頻曲線的步進(jìn)電機(jī)加減速控制[J];微電機(jī);2014年01期

本文編號(hào)：1055783