【摘要】：開關(guān)磁阻電機(SRM)不僅堅固耐用、能適用于高溫甚至強振動環(huán)境,而且其控制系統(tǒng)可控參數(shù)多、調(diào)速性能好,在電動工具驅(qū)動領(lǐng)域前景廣闊。本文針對目前臺鉆電動工具通用的感應(yīng)電機+皮帶傳動調(diào)速的驅(qū)動方式,研究開發(fā)三相SRM系統(tǒng)實現(xiàn)臺鉆的直接驅(qū)動,以縮小臺鉆工具的體積、提高其運行效率、可維護性及壽命,選題具有理論意義及實用價值。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)者對電動工具用SRM及其驅(qū)動控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀進行了整理和介紹,特別描述了適于電動工具驅(qū)動用的一些新型SRM結(jié)構(gòu)。第二部分,基于實際的臺鉆電動工具驅(qū)動應(yīng)用,為替代目前通用的感應(yīng)電機+皮帶傳動調(diào)速方式,開發(fā)直驅(qū)SRM。首先根據(jù)現(xiàn)有臺鉆驅(qū)動,得出SRM電機的額定參數(shù)及結(jié)構(gòu)尺寸約束,然后對SRM進行電磁設(shè)計研究,得出三相6/4極SRM電動機設(shè)計方案。第三部分,針對第二部分提出的三相6/4極SRM電動機設(shè)計方案,提出采用階梯氣隙方法降低其轉(zhuǎn)矩脈動并進行優(yōu)化設(shè)計研究。首先研究了階梯氣隙參數(shù)變化對電機轉(zhuǎn)矩脈動和其他性能的影響,然后采用響應(yīng)面法和遺傳算法相結(jié)合的方法對階梯氣隙進行優(yōu)化設(shè)計研究,在保證電機其他性能的前提下,較好地降低了電機的轉(zhuǎn)矩脈動。第四部分,對臺鉆驅(qū)動用SRM的控制系統(tǒng)進行了研究。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)的計算、選擇方法和各電路的設(shè)計方案,最后分析了臺鉆驅(qū)動用SRM的步進控制方式,給出了其起動、低速運行及全轉(zhuǎn)速范圍運行的控制策略。第五部分,試制了臺鉆工具直驅(qū)3相6/4極SRM系統(tǒng),并進行了實驗研究,包括實驗室負載特性實驗及實際的裝機鉆孔實驗。實驗表明,所開發(fā)的樣機系統(tǒng)具有良好的性能,能夠很好地滿足臺鉆直驅(qū)鉆孔應(yīng)用。最后,進行全文總結(jié)。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TM352
【圖文】：

目前在小功率、低成本的電動工具中，已經(jīng)有單相開關(guān)磁阻電機應(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［２２］中設(shè)計了一種便攜式電逡逑動鉆床用單相ＳＲＭ，實物如圖１－１所示。該電機懫用單相４／２極結(jié)構(gòu)，單方向逡逑運行，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)決定了其存在兩個轉(zhuǎn)矩“死區(qū)”（定、轉(zhuǎn)子中心線對齊和逡逑正交位置），在進行單相ＳＲＭ設(shè)計時需要使系統(tǒng)具有足夠的轉(zhuǎn)動慣性，并且單逡逑相ＳＲＭ需解決自起動問題，因此近年來有學(xué)者研宄將三相開關(guān)磁阻電機應(yīng)用到逡逑電動鉆床的驅(qū)動中。２０１６年，伊朗Ｓｈａｈｉｄ邋Ｂｅｈｅｓｈｔｉ大學(xué)的Ｓａｆｄａｒｚａｄｅｈ邋０等人在逡逑文獻［２３］中設(shè)計了一臺通過三相６／４極ＳＲＭ與永磁繼電器結(jié)合進行驅(qū)動的自動逡逑鉆床，如圖１－２所示。其機械運動部件可以同時旋轉(zhuǎn)和線性運動，旋轉(zhuǎn)運動以逡逑ＳＲＭ為基礎(chǔ)，永磁繼電器實現(xiàn)轉(zhuǎn)子的線性運動。與傳統(tǒng)鉆床相比，該三相ＳＲＭ逡逑系統(tǒng)經(jīng)濟性較高

目前在小功率、低成本的電動工具中，已經(jīng)有單相開關(guān)磁阻電機應(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［２２］中設(shè)計了一種便攜式電逡逑動鉆床用單相ＳＲＭ，實物如圖１－１所示。該電機懫用單相４／２極結(jié)構(gòu)，單方向逡逑運行，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)決定了其存在兩個轉(zhuǎn)矩“死區(qū)”（定、轉(zhuǎn)子中心線對齊和逡逑正交位置），在進行單相ＳＲＭ設(shè)計時需要使系統(tǒng)具有足夠的轉(zhuǎn)動慣性，并且單逡逑相ＳＲＭ需解決自起動問題，因此近年來有學(xué)者研宄將三相開關(guān)磁阻電機應(yīng)用到逡逑電動鉆床的驅(qū)動中。２０１６年，伊朗Ｓｈａｈｉｄ邋Ｂｅｈｅｓｈｔｉ大學(xué)的Ｓａｆｄａｒｚａｄｅｈ邋０等人在逡逑文獻［２３］中設(shè)計了一臺通過三相６／４極ＳＲＭ與永磁繼電器結(jié)合進行驅(qū)動的自動逡逑鉆床，如圖１－２所示。其機械運動部件可以同時旋轉(zhuǎn)和線性運動，旋轉(zhuǎn)運動以逡逑ＳＲＭ為基礎(chǔ)，永磁繼電器實現(xiàn)轉(zhuǎn)子的線性運動。與傳統(tǒng)鉆床相比，該三相ＳＲＭ逡逑系統(tǒng)經(jīng)濟性較高

【參考文獻】

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本文編號：2725211