本文關(guān)鍵詞：分?jǐn)?shù)槽集中繞組永磁力矩電機的研究與設(shè)計

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【摘要】：分?jǐn)?shù)槽集中繞組永磁電機由于轉(zhuǎn)矩密度高、弱磁性能好、齒槽轉(zhuǎn)矩小和效率高等優(yōu)點成為國內(nèi)外研究的一個熱點并被廣泛的用于航空航天、電動汽車、艦船推進等諸多領(lǐng)域。本文以機載雷達伺服系統(tǒng)中所使用的分?jǐn)?shù)槽集中繞組永磁力矩電機為研究對象,由于其應(yīng)用場合的特殊性對電機設(shè)計提出以下要求:首先,由于機載設(shè)備安裝空間和重量的限制,要求電機具有較高的轉(zhuǎn)矩密度;另一方面,為保證雷達伺服系統(tǒng)在各種狀況下能實現(xiàn)目標(biāo)的精確跟蹤,就要求對電機本身引起的轉(zhuǎn)矩脈動加以抑制。本文針對分?jǐn)?shù)槽集中繞組電機的應(yīng)用場合與設(shè)計要求,主要做了以下幾方面研究。與整數(shù)槽分布式繞組電機相比,分?jǐn)?shù)槽集中繞組電機的最大特點之一是其繞組磁場除含有主磁場以及奇數(shù)次諧波磁場之外,還存在分?jǐn)?shù)次諧波磁場,氣隙磁場空間分布和變化規(guī)律十分復(fù)雜。本文通過解析法推導(dǎo)出了繞組磁場空間分布解析表達式,并由此計算出分?jǐn)?shù)槽集中繞組電機繞組磁場諧波頻譜,分析了主磁場、奇數(shù)次和分?jǐn)?shù)次諧波磁場對電機電磁轉(zhuǎn)矩的影響�；谠摲椒ㄓ嬎懔瞬煌@組形式下氣隙磁場諧波頻譜以及電感組成,得出了電機電感值與繞組形式的變化規(guī)律,對不同極槽組合下電機的弱磁調(diào)速性能進行了對比。力矩電機本身所引起的轉(zhuǎn)矩脈動會使伺服系統(tǒng)定位精度下降,因此必須對電機轉(zhuǎn)矩脈動加以抑制。通過解析建模分別對紋波轉(zhuǎn)矩和齒槽轉(zhuǎn)矩兩類轉(zhuǎn)矩脈動的產(chǎn)生機理進行了分析,研究結(jié)果表明通過優(yōu)化電機的繞組結(jié)構(gòu)、極槽數(shù)、極弧系數(shù),能夠有效削弱電機的轉(zhuǎn)矩脈動。由于電機輸出轉(zhuǎn)矩、重量、效率、溫升等各諸多限制條件以及各電機參數(shù)之間復(fù)雜的耦合關(guān)系,電機的參數(shù)設(shè)計是電機設(shè)計的一個難點。本文通過磁路法特點建立了分?jǐn)?shù)槽集中繞組電機的解析模型,通過該模型詳細(xì)地分析了電機極對數(shù)、長徑比、齒寬系數(shù)和裂比變化對轉(zhuǎn)矩、重量和損耗等方面的影響,并由此總結(jié)了相關(guān)參數(shù)的設(shè)計方法和參數(shù)的選取范圍。為了驗證本文所提出分析結(jié)論和設(shè)計方法的正確和有效性,設(shè)計并加工了一臺45槽38極分?jǐn)?shù)槽集中繞組永磁力矩電機,樣機額定轉(zhuǎn)速為50rpm,輸出轉(zhuǎn)矩可達40N·m,電磁部分重量約為8.1kg�；趯嶒炇椰F(xiàn)有的測功機平臺和伺服電機控制器搭建了電機測試平臺并完成了樣機的測試工作,測試結(jié)果表明樣機各項指標(biāo)均達到了設(shè)計要求。
【關(guān)鍵詞】：分?jǐn)?shù)槽集中繞組 力矩電機 分?jǐn)?shù)次諧波 轉(zhuǎn)矩脈動 參數(shù)設(shè)計
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM359.6
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 注釋表10-11
• 第一章 緒論11-18
• 1.1 課題研究背景11-14
• 1.1.1 機載雷達伺服系統(tǒng)的發(fā)展11-12
• 1.1.2 機載雷達伺服系統(tǒng)的組成12-13
• 1.1.3 分?jǐn)?shù)槽集中繞組電機13-14
• 1.2 分?jǐn)?shù)槽集中繞組電機研究狀況14-16
• 1.3 本文的主要研究工作16-17
• 1.4 本文的內(nèi)容安排17-18
• 第二章 分?jǐn)?shù)槽集中繞組電機繞組磁場諧波組成及其影響18-30
• 2.1 分?jǐn)?shù)槽集中繞組電機繞組磁場分析18-24
• 2.1.1 單個線圈的磁場19-20
• 2.1.2 相繞組劃分以及繞組系數(shù)20-21
• 2.1.3 三相繞組的合成磁場21-23
• 2.1.4 電磁轉(zhuǎn)矩與諧波磁場的關(guān)系23-24
• 2.2 分?jǐn)?shù)槽集中繞組電機弱磁性能研究24-28
• 2.2.1 電機參數(shù)與調(diào)速性能的關(guān)系24-25
• 2.2.2 極槽組合對電感值的影響25-27
• 2.2.3 不同極槽組合電機弱磁調(diào)速性能對比27-28
• 2.3 本章小結(jié)28-30
• 第三章 轉(zhuǎn)矩的脈動來源與抑制30-38
• 3.1 紋波轉(zhuǎn)矩30-33
• 3.1.1 繞組設(shè)計30-31
• 3.1.2 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)設(shè)計31-33
• 3.2 齒槽轉(zhuǎn)矩33-37
• 3.2.1 齒槽轉(zhuǎn)矩的解析分析34-35
• 3.2.2 極槽數(shù)對齒槽轉(zhuǎn)矩的影響35-36
• 3.2.3 極弧系數(shù)對齒槽轉(zhuǎn)矩的影響36-37
• 3.3 本章小結(jié)37-38
• 第四章 分?jǐn)?shù)槽集中繞組永磁力矩電機的參數(shù)化建模38-50
• 4.1 分?jǐn)?shù)槽集中繞組電機解析模型38-42
• 4.1.1 分?jǐn)?shù)槽集中繞組電機磁路特點38-39
• 4.1.2 基于磁路法的參數(shù)化建模39-42
• 4.2 分?jǐn)?shù)槽集中繞組電機關(guān)鍵參數(shù)設(shè)計42-49
• 4.2.1 永磁體設(shè)計42-44
• 4.2.2 極對數(shù)選取44-45
• 4.2.3 定子長徑比選取45-46
• 4.2.4 定子裂比選取46-47
• 4.2.5 齒寬系數(shù)選取47-49
• 4.3 本章小結(jié)49-50
• 第五章 分?jǐn)?shù)槽集中繞組永磁力矩電機樣機設(shè)計與測試50-61
• 5.1 力矩電機樣機設(shè)計50-55
• 5.1.1 電機設(shè)計指標(biāo)50
• 5.1.2 樣機設(shè)計50-53
• 5.1.3 樣機參數(shù)53-55
• 5.2 力矩電機樣機測試55-59
• 5.2.1 電機測試平臺55-56
• 5.2.2 轉(zhuǎn)矩-電流特性測試56-58
• 5.2.3 轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速特性測試58-59
• 5.3 本章小結(jié)59-61
• 第六章 全文總結(jié)與展望61-63
• 6.1 全文總結(jié)61-62
• 6.2 需進一步完善的工作62-63
• 參考文獻63-68
• 致謝68-69
• 在學(xué)期間的研究成果以及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文69

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 彭兵;夏加寬;董婷;王成元;;不等齒寬提高多槽少極隔齒隔相繞組永磁電機轉(zhuǎn)矩的方法[J];中國電機工程學(xué)報;2012年S1期

，

本文編號：574991