【摘要】：開關(guān)磁阻電機(jī)(SRM)不僅堅(jiān)固耐用、能適用于高溫甚至強(qiáng)振動(dòng)環(huán)境,而且其控制系統(tǒng)可控參數(shù)多、調(diào)速性能好,在電動(dòng)工具驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域前景廣闊。本文針對(duì)目前臺(tái)鉆電動(dòng)工具通用的感應(yīng)電機(jī)+皮帶傳動(dòng)調(diào)速的驅(qū)動(dòng)方式,研究開發(fā)三相SRM系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)臺(tái)鉆的直接驅(qū)動(dòng),以縮小臺(tái)鉆工具的體積、提高其運(yùn)行效率、可維護(hù)性及壽命,選題具有理論意義及實(shí)用價(jià)值。本文的主要研究內(nèi)容如下:第一部分,將目前國內(nèi)外學(xué)者對(duì)電動(dòng)工具用SRM及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了整理和介紹,特別描述了適于電動(dòng)工具驅(qū)動(dòng)用的一些新型SRM結(jié)構(gòu)。第二部分,基于實(shí)際的臺(tái)鉆電動(dòng)工具驅(qū)動(dòng)應(yīng)用,為替代目前通用的感應(yīng)電機(jī)+皮帶傳動(dòng)調(diào)速方式,開發(fā)直驅(qū)SRM。首先根據(jù)現(xiàn)有臺(tái)鉆驅(qū)動(dòng),得出SRM電機(jī)的額定參數(shù)及結(jié)構(gòu)尺寸約束,然后對(duì)SRM進(jìn)行電磁設(shè)計(jì)研究,得出三相6/4極SRM電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)方案。第三部分,針對(duì)第二部分提出的三相6/4極SRM電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)方案,提出采用階梯氣隙方法降低其轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)并進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)研究。首先研究了階梯氣隙參數(shù)變化對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和其他性能的影響,然后采用響應(yīng)面法和遺傳算法相結(jié)合的方法對(duì)階梯氣隙進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)研究,在保證電機(jī)其他性能的前提下,較好地降低了電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。第四部分,對(duì)臺(tái)鉆驅(qū)動(dòng)用SRM的控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究。首先給出了控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)框圖,然后提出了各相關(guān)器件參數(shù)的計(jì)算、選擇方法和各電路的設(shè)計(jì)方案,最后分析了臺(tái)鉆驅(qū)動(dòng)用SRM的步進(jìn)控制方式,給出了其起動(dòng)、低速運(yùn)行及全轉(zhuǎn)速范圍運(yùn)行的控制策略。第五部分,試制了臺(tái)鉆工具直驅(qū)3相6/4極SRM系統(tǒng),并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,包括實(shí)驗(yàn)室負(fù)載特性實(shí)驗(yàn)及實(shí)際的裝機(jī)鉆孔實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)表明,所開發(fā)的樣機(jī)系統(tǒng)具有良好的性能,能夠很好地滿足臺(tái)鉆直驅(qū)鉆孔應(yīng)用。最后,進(jìn)行全文總結(jié)。
【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】：2018
【分類號(hào)】：TM352
【圖文】：

目前在小功率、低成本的電動(dòng)工具中，已經(jīng)有單相開關(guān)磁阻電機(jī)應(yīng)用到系逡逑列化生產(chǎn)中。２００７年，德國學(xué)者ＷｏｌｆｆＪ等人在文獻(xiàn)［２２］中設(shè)計(jì)了一種便攜式電逡逑動(dòng)鉆床用單相ＳＲＭ，實(shí)物如圖１－１所示。該電機(jī)懫用單相４／２極結(jié)構(gòu)，單方向逡逑運(yùn)行，額定轉(zhuǎn)速范圍為７５００？１５０００ｒｐｍ，額定轉(zhuǎn)矩為２．２５Ｎ－ｍ，額定輸出功率為逡逑２９４５Ｗ，并將其應(yīng)用到電動(dòng)鉆床的系列化生產(chǎn)中。逡逑單相ＳＲＭ的結(jié)構(gòu)決定了其存在兩個(gè)轉(zhuǎn)矩“死區(qū)”（定、轉(zhuǎn)子中心線對(duì)齊和逡逑正交位置），在進(jìn)行單相ＳＲＭ設(shè)計(jì)時(shí)需要使系統(tǒng)具有足夠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性，并且單逡逑相ＳＲＭ需解決自起動(dòng)問題，因此近年來有學(xué)者研宄將三相開關(guān)磁阻電機(jī)應(yīng)用到逡逑電動(dòng)鉆床的驅(qū)動(dòng)中。２０１６年，伊朗Ｓｈａｈｉｄ邋Ｂｅｈｅｓｈｔｉ大學(xué)的Ｓａｆｄａｒｚａｄｅｈ邋０等人在逡逑文獻(xiàn)［２３］中設(shè)計(jì)了一臺(tái)通過三相６／４極ＳＲＭ與永磁繼電器結(jié)合進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的自動(dòng)逡逑鉆床，如圖１－２所示。其機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件可以同時(shí)旋轉(zhuǎn)和線性運(yùn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以逡逑ＳＲＭ為基礎(chǔ)，永磁繼電器實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子的線性運(yùn)動(dòng)。與傳統(tǒng)鉆床相比，該三相ＳＲＭ逡逑系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性較高

目前在小功率、低成本的電動(dòng)工具中，已經(jīng)有單相開關(guān)磁阻電機(jī)應(yīng)用到系逡逑列化生產(chǎn)中。２００７年，德國學(xué)者ＷｏｌｆｆＪ等人在文獻(xiàn)［２２］中設(shè)計(jì)了一種便攜式電逡逑動(dòng)鉆床用單相ＳＲＭ，實(shí)物如圖１－１所示。該電機(jī)懫用單相４／２極結(jié)構(gòu)，單方向逡逑運(yùn)行，額定轉(zhuǎn)速范圍為７５００？１５０００ｒｐｍ，額定轉(zhuǎn)矩為２．２５Ｎ－ｍ，額定輸出功率為逡逑２９４５Ｗ，并將其應(yīng)用到電動(dòng)鉆床的系列化生產(chǎn)中。逡逑單相ＳＲＭ的結(jié)構(gòu)決定了其存在兩個(gè)轉(zhuǎn)矩“死區(qū)”（定、轉(zhuǎn)子中心線對(duì)齊和逡逑正交位置），在進(jìn)行單相ＳＲＭ設(shè)計(jì)時(shí)需要使系統(tǒng)具有足夠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性，并且單逡逑相ＳＲＭ需解決自起動(dòng)問題，因此近年來有學(xué)者研宄將三相開關(guān)磁阻電機(jī)應(yīng)用到逡逑電動(dòng)鉆床的驅(qū)動(dòng)中。２０１６年，伊朗Ｓｈａｈｉｄ邋Ｂｅｈｅｓｈｔｉ大學(xué)的Ｓａｆｄａｒｚａｄｅｈ邋０等人在逡逑文獻(xiàn)［２３］中設(shè)計(jì)了一臺(tái)通過三相６／４極ＳＲＭ與永磁繼電器結(jié)合進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的自動(dòng)逡逑鉆床，如圖１－２所示。其機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件可以同時(shí)旋轉(zhuǎn)和線性運(yùn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以逡逑ＳＲＭ為基礎(chǔ)，永磁繼電器實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子的線性運(yùn)動(dòng)。與傳統(tǒng)鉆床相比，該三相ＳＲＭ逡逑系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性較高

【參考文獻(xiàn)】

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