本文關鍵詞：轉杯紡紗用高速永磁無刷直流電機設計與研究

  更多相關文章： 電機設計 外轉子 無齒槽 高速電機 混沌 狀態(tài)反饋控制

【摘要】：隨著轉杯紡紗技術的發(fā)展,一種新型轉杯驅動系統(tǒng)被提出來,該驅動系統(tǒng)具有低能耗,低摩擦損耗和噪聲以及高集成度等優(yōu)點,在該系統(tǒng)中,核心部分是驅動電機,本文設計了一種可用于該新型轉杯驅動系統(tǒng)的外轉子無槽高速永磁無刷直流電機,并在此基礎上對該電機展開相關研究。首先,本文根據(jù)電機工作環(huán)境和參數(shù)要求,確定電機總體設計方案,對電機本體結構和電磁性能進行設計。在設計過程中,研究了主要尺寸、電磁負荷的選擇、氣隙長度、磁極形式、定子和轉子結構設計、導線選擇等關鍵問題。又從電磁負荷配比對電機損耗和溫升影響的角度,對電磁設計方案進行了優(yōu)化,最終給出了電機設計方案。再次,本文利用有限元分析法對電機設計方案進行了電磁分析,介紹了仿真軟件Ansys Maxwell2D的解析基礎,利用該軟件對電機進行建模,在此模型基礎上對電機空載、負載、靜態(tài)、瞬態(tài)等工況進行了仿真,得出有關電機性能參數(shù)的結果,驗證了設計方案的可行性。通過能量法,推導出直線部分導體電感的解析表達式,用Matlab對該結果進行諧波分析,并研究電樞繞組電感值與電機結構尺寸之間的關系。通過Miller經(jīng)驗公式對繞組端部漏感進行解析計算,并將結果與有限元分析結果對比,驗證解析方法的適應性。最后,對外轉子無槽高速永磁無刷直流電機進行了數(shù)學建模和混沌模型的轉換,以此模型為基礎,對該電機進行了混沌特性分析,利用Matlab仿真發(fā)現(xiàn)混沌現(xiàn)象的存在,然后設計了狀態(tài)反饋控制器,對混沌狀態(tài)進行控制,使電機的運行性能更加平穩(wěn)。
【關鍵詞】：電機設計 外轉子 無齒槽 高速電機 混沌 狀態(tài)反饋控制
【學位授予單位】：廣東工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM33
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 第一章 緒論13-24
• 1.1 課題背景及研究目的和意義13-17
• 1.2 高速外轉子無槽永磁電機設計和研究關鍵問題及研究現(xiàn)狀17-22
• 1.2.1 高速外轉子無槽永磁電機設計和研究的關鍵問題17-19
• 1.2.2 高速外轉子無槽永磁電機設計和研究現(xiàn)狀19-22
• 1.3 論文主要工作內(nèi)容22-24
• 第二章 外轉子無槽高速電機的設計方法研究24-38
• 2.0 引言24
• 2.1 外轉子無槽高速電機的設計要求24
• 2.2 電機設計總體方案的確定24-26
• 2.3 外轉子無槽高速電機本體設計26-34
• 2.3.1 主要尺寸的確定26-27
• 2.3.2 電磁負荷的確定27-28
• 2.3.3 氣隙長度的確定28
• 2.3.4 磁極型式和極對數(shù)的選取28-29
• 2.3.5 永磁體材料及其厚度的確定29-30
• 2.3.6 永磁體充磁方式的選擇30-32
• 2.3.7 定子結構的設計和定子鐵芯材料的選取32-33
• 2.3.8 導線的選擇33
• 2.3.9 轉子部分的設計33-34
• 2.4 電磁負荷比的優(yōu)化34-37
• 2.4.1 電磁負荷配比對電機損耗的影響34-35
• 2.4.2 電磁負荷配比對電機溫度的影響35-37
• 2.5 電機設計方案的確定37
• 2.6 本章小結37-38
• 第三章 電機的電磁分析38-59
• 3.0 引言38
• 3.1 電機磁場二維基本理論38-41
• 3.1.1 麥克斯韋方程組的建立38-40
• 3.1.2 位函數(shù)及其微分方程的建立40-41
• 3.2 基于Ansys軟件的有限元分析與研究41-49
• 3.2.1 Ansys電磁場分析軟件介紹41-42
• 3.2.2 基于Ansys的外轉子無槽高速電機有限元分析42-44
• 3.2.3 電機的電磁分析結果44-49
• 3.3 電機繞組電感的解析計算及分析49-57
• 3.3.1 能量法計算導體直線部分電感51-56
• 3.3.2 繞組端部漏感的解析計算56-57
• 3.4 樣機制作57-58
• 3.5 本章小結58-59
• 第四章 外轉子無槽高速電機的混沌特性分析59-72
• 4.0 引言59
• 4.1 混沌研究的基本理論和方法59-63
• 4.1.1 混沌的基礎概念59-60
• 4.1.2 混沌的本質60-61
• 4.1.3 典型的混沌模型Lorenz模型的介紹及分析61-63
• 4.2 外轉子無槽高速電機系統(tǒng)的混沌特性分析63-68
• 4.2.1 外轉子無槽高速電機數(shù)學模型的建立63-64
• 4.2.2 外轉子無槽高速電機坐標變換后的數(shù)學模型64-68
• 4.3 電機系統(tǒng)混沌運行狀態(tài)控制器的設計68-71
• 4.4 本章小結71-72
• 結論與展望72-74
• 參考文獻74-79
• 攻讀學位期間發(fā)表的論文79-81
• 致謝81

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本文編號：531240