發(fā)布時(shí)間：2017-09-04 22:09

  本文關(guān)鍵詞：永磁有刷直流微電機(jī)氣隙磁密特性分析與結(jié)構(gòu)參數(shù)穩(wěn)健優(yōu)化

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【摘要】：永磁有刷直流微電機(jī)廣泛應(yīng)用于如汽車、家用電器、醫(yī)療器械和航模玩具等領(lǐng)域。永磁有刷直流微電機(jī)在大批量生產(chǎn)過(guò)程中,因受加工裝配、材料特性、工作環(huán)境等隨機(jī)因素的影響,其輸出轉(zhuǎn)矩特性一致性較差。為此,本文以永磁有刷直流微電機(jī)為研究對(duì)象,綜合運(yùn)用穩(wěn)健設(shè)計(jì)、電磁學(xué)、機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)、有限元分析等理論和方法,分析了不同充磁方式對(duì)氣隙磁密特性的影響,研究了齒槽效應(yīng)下的永磁電機(jī)氣隙磁場(chǎng)解析模型,圍繞輸出轉(zhuǎn)矩波動(dòng)最小化展開(kāi)了永磁有刷直流微電機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)穩(wěn)健優(yōu)化研究。主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)研究了非齒槽效應(yīng)下的永磁電機(jī)氣隙磁場(chǎng)解析模型。針對(duì)4種不同的永磁體充磁方式,分別建立了非齒槽效應(yīng)下的永磁體勵(lì)磁和通電繞組勵(lì)磁氣隙磁密解析模型,分析計(jì)算了氣隙磁密徑向分量和切向分量,實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該計(jì)算結(jié)果的有效性。(2)研究了齒槽效應(yīng)下的永磁電機(jī)氣隙磁場(chǎng)解析模型。綜合考慮氣隙磁導(dǎo)、磁極偏移和不同充磁方式,研究了齒槽效應(yīng)下的合成氣隙磁密和齒槽轉(zhuǎn)矩計(jì)算方法。以此為基礎(chǔ),推導(dǎo)了不同充磁方式下的輸出轉(zhuǎn)矩解析模型。最后,通過(guò)實(shí)例分析計(jì)算了磁極偏移下的氣隙磁密和齒槽轉(zhuǎn)矩,并通過(guò)有限元分析對(duì)比,驗(yàn)證了該計(jì)算結(jié)果的有效性。(3)進(jìn)行了永磁有刷直流微電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的有限元分析。借助于Ansoft Maxwell有限元軟件,分析了剩余磁通密度、相對(duì)磁導(dǎo)率、極弧系數(shù)、永磁體厚度、極弧偏移距離、定子厚度、齒寬、齒楔角、槽底高度、槽口寬等因素對(duì)電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的影響規(guī)律,并實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了分析結(jié)果的正確性。(4)進(jìn)行了永磁有刷直流微電機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)的穩(wěn)健優(yōu)化。運(yùn)用穩(wěn)健設(shè)計(jì)方法,選取定子厚度、極弧偏移距離、極弧系數(shù)、剩余磁通密度、相對(duì)磁導(dǎo)率和轉(zhuǎn)軸材料作為控制因素,以定子厚度偏差、極弧偏移距離偏差、極弧系數(shù)誤差、剩余磁通密度偏差、轉(zhuǎn)子動(dòng)態(tài)偏心和磁極位置偏移為噪聲因素,安排正交試驗(yàn),以輸出轉(zhuǎn)矩波動(dòng)系數(shù)作為優(yōu)化目標(biāo),通過(guò)信噪比分析獲得最佳參數(shù)組合并進(jìn)行模擬試驗(yàn),結(jié)果表明:與初始設(shè)計(jì)相比,波動(dòng)系數(shù)均值減小了76.8%,方差減小了89.5%。該方法為永磁直流有刷微電機(jī)低成本高質(zhì)量設(shè)計(jì)提供了新的途徑。
【關(guān)鍵詞】：永磁有刷直流微電機(jī) 穩(wěn)健設(shè)計(jì) 磁極偏移 氣隙磁密 輸出轉(zhuǎn)矩
【學(xué)位授予單位】：湖南科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM38
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 課題來(lái)源與研究意義10
• 1.1.1 課題來(lái)源10
• 1.1.2 研究意義10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.1 永磁電機(jī)電磁場(chǎng)解析計(jì)算10-11
• 1.2.2 永磁電機(jī)電磁場(chǎng)有限元分析11-12
• 1.2.3 穩(wěn)健設(shè)計(jì)12-13
• 1.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容13-16
• 第二章 非齒槽效應(yīng)下的永磁電機(jī)氣隙磁場(chǎng)解析模型及分析16-30
• 2.1 引言16
• 2.2 非齒槽效應(yīng)下的磁密解析計(jì)算模型16-25
• 2.2.1 四種不同充磁方式下永磁體解析模型17-20
• 2.2.2 永磁體勵(lì)磁的氣隙磁場(chǎng)解析模型20-22
• 2.2.3 通電繞組勵(lì)磁氣隙磁場(chǎng)解析模型22-25
• 2.3 實(shí)例計(jì)算25-27
• 2.4 永磁體勵(lì)磁磁密檢測(cè)分析27-29
• 2.5 本章小結(jié)29-30
• 第三章 齒槽效應(yīng)下的永磁電機(jī)氣隙磁場(chǎng)解析模型及分析30-44
• 3.1 引言30
• 3.2 氣隙磁導(dǎo)函數(shù)計(jì)算30-33
• 3.2.1 基于卡特系數(shù)的氣隙磁導(dǎo)計(jì)算30-31
• 3.2.2 復(fù)數(shù)氣隙磁導(dǎo)計(jì)算31-33
• 3.3 合成氣隙磁場(chǎng)解析模型33
• 3.4 齒槽轉(zhuǎn)矩的解析模型33-35
• 3.5 考慮磁極偏移的影響35
• 3.6 永磁電機(jī)瞬態(tài)輸出轉(zhuǎn)矩解析模型35-36
• 3.7 實(shí)例計(jì)算36-43
• 3.7.1 四種不同充磁方式下的空載氣隙磁密計(jì)算36-39
• 3.7.2 不同充磁方式下的齒槽轉(zhuǎn)矩計(jì)算39-40
• 3.7.3 磁極偏移對(duì)永磁電機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩的影響40-43
• 3.8 本章小結(jié)43-44
• 第四章 永磁有刷直流微電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的有限元分析44-62
• 4.1 引言44
• 4.2 永磁有刷直流微電機(jī)有限元模型建立44-51
• 4.2.1 二維有限元法44-45
• 4.2.2 有限元模型的建立45-51
• 4.3 材料特性對(duì)電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的影響分析51-52
• 4.4 結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的影響分析52-58
• 4.4.1 永磁體結(jié)構(gòu)參數(shù)分析52-54
• 4.4.2 定轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)參數(shù)分析54-58
• 4.5 磁極偏移對(duì)電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的影響58
• 4.6 電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩實(shí)驗(yàn)58-61
• 4.7 本章小結(jié)61-62
• 第五章 永磁有刷直流微電機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)的穩(wěn)健優(yōu)化62-70
• 5.1 引言62
• 5.2 輸出轉(zhuǎn)矩波動(dòng)分析62-64
• 5.3 基于正交試驗(yàn)的永磁有刷直流微電機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)的穩(wěn)健優(yōu)化64-69
• 5.3.1 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)64-65
• 5.3.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)與信噪比65
• 5.3.3 正交試驗(yàn)結(jié)果與數(shù)據(jù)分析65-67
• 5.3.4 穩(wěn)健優(yōu)化結(jié)果與分析67-69
• 5.4 本章小結(jié)69-70
• 第六章 結(jié)論與展望70-72
• 6.1 主要工作與結(jié)論70-71
• 6.2 展望71-72
• 參考文獻(xiàn)72-76
• 致謝76-78
• 附錄：攻讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)成果78

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

1 王秀和,張端橋,唐任遠(yuǎn);永磁直流電動(dòng)機(jī)氣隙磁場(chǎng)的解析計(jì)算[J];電工技術(shù)學(xué)報(bào);1999年05期

2 吳順海;;高速動(dòng)車組用異步牽引電機(jī)內(nèi)電磁場(chǎng)的時(shí)步有限元計(jì)算與分析[J];電力機(jī)車與城軌車輛;2011年01期

3 胡鈞銘;魏發(fā)遠(yuǎn);葛任偉;;機(jī)械穩(wěn)健設(shè)計(jì)的研究概況及發(fā)展趨勢(shì)[J];機(jī)械制造;2011年08期

4 喬鳴忠;梁京輝;張曉鋒;李s，

本文編號(hào)：794115