發(fā)布時間：2017-10-18 15:38

  本文關(guān)鍵詞：兩相冗余繞組混合式步進電機低速力矩平穩(wěn)性研究

  更多相關(guān)文章： 步進電機 力矩波動 冗余繞組 優(yōu)化設(shè)計 有限元

【摘要】：近幾十年來步進電機的設(shè)計、制造和控制方面的理論逐漸達到成熟。但由于航天領(lǐng)域?qū)煽啃�、穩(wěn)定性等性能不斷提出更高要求,依然存在許多技術(shù)問題要解決。本文以航天應(yīng)用中的兩相混合式步進電機力矩波動問題為技術(shù)背景,研究了具有冗余繞組的兩相混合式步進電機的低速力矩平穩(wěn)性問題。首先進行了兩相混合式步進電機力矩波動的理論分析,從電機的本體設(shè)計和控制過程找到產(chǎn)生周期性波動的原因,并結(jié)合仿真驗證理論分析的正確性,然后分析了改善力矩波動的方法。其次根據(jù)理論分析結(jié)果以及兩相混合式步進電機的技術(shù)要求,以改善低速力矩平穩(wěn)性為目標(biāo),進行了具有冗余繞組的兩相混合式步進電機的電磁設(shè)計,包括結(jié)構(gòu)合理選擇、材料選擇、電磁參數(shù)計算等。在此基礎(chǔ)上通過三維有限元仿真驗證了設(shè)計參數(shù)的正確性,并分析了電機模型中各部分的磁場分布及影響。在電機設(shè)計的基礎(chǔ)上,以提高電機力矩密度為目標(biāo)函數(shù),并結(jié)合重要電磁參數(shù)對電機性能的影響分析,按照順序?qū)上嗳哂嗬@組混合式步進電機進行了優(yōu)化設(shè)計;進一步對優(yōu)化后的電機的靜態(tài)特性和動態(tài)特性進行仿真,驗證了優(yōu)化后的電機在不同工作狀態(tài)下可以達到技術(shù)要求。通過對具有冗余繞組的兩相混合式步進電機力矩的理論分析與三維電磁場建模計算,明確了影響電機低速平穩(wěn)性的關(guān)鍵因素,并通過電機設(shè)計電磁計算與優(yōu)化過程,分析出了改善力矩波動以及提高電機性能的方法,對進一步研制低力矩波動的工程樣機提供了參考。
【關(guān)鍵詞】：步進電機 力矩波動 冗余繞組 優(yōu)化設(shè)計 有限元
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM383.6
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-21
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 本體設(shè)計方面11-12
• 1.2.2 力矩波動抑制方面12-13
• 1.2.3 驅(qū)動與控制方面13-14
• 1.3 步進電機分析方法14-18
• 1.3.1 線性分析方法14-16
• 1.3.2 非線性分析方法16-17
• 1.3.3 有限元分析方法17-18
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容18-21
• 第2章 兩相混合式步進電機理論分析21-33
• 2.1 引言21
• 2.2 基本結(jié)構(gòu)和工作原理21-24
• 2.2.1 基本結(jié)構(gòu)21-22
• 2.2.2 工作原理22-23
• 2.2.3 技術(shù)指標(biāo)23-24
• 2.3 瞬時力矩數(shù)學(xué)模型24-31
• 2.3.1 兩相磁鏈推導(dǎo)26-27
• 2.3.2 瞬時力矩推導(dǎo)27-30
• 2.3.3 數(shù)學(xué)模型分析30-31
• 2.4 本章小結(jié)31-33
• 第3章 兩相混合式步進電機力矩波動分析33-43
• 3.1 引言33
• 3.2 定位力矩對力矩波動的影響33-35
• 3.2.1 磁滯定位力矩33-34
• 3.2.2 磁阻定位力矩34-35
• 3.2.3 改善措施35
• 3.3 勵磁電流偏差對力矩波動的影響35-39
• 3.3.1 勵磁電流含直流分量35-37
• 3.3.2 勵磁電流幅值偏差37
• 3.3.3 勵磁電流相位偏差37-38
• 3.3.4 電流相位與轉(zhuǎn)子位置偏差38
• 3.3.5 改善措施38-39
• 3.4 磁路不對稱對力矩波動的影響39-41
• 3.4.1 磁路結(jié)構(gòu)39-40
• 3.4.2 氣隙不均勻40
• 3.4.3 轉(zhuǎn)子偏心40-41
• 3.5 電流換向?qū)α夭▌拥挠绊?/span>41
• 3.6 其他影響力矩波動的因素41-42
• 3.7 本章小結(jié)42-43
• 第4章 兩相冗余繞組混合式步進電機設(shè)計43-55
• 4.1 引言43
• 4.2 步進電機設(shè)計43-48
• 4.2.1 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)設(shè)計43
• 4.2.2 冗余繞組設(shè)計43-45
• 4.2.3 齒層結(jié)構(gòu)設(shè)計45-46
• 4.2.4 具體參數(shù)設(shè)計46-48
• 4.3 步進電機建模和仿真48-54
• 4.3.1 模型建立48-49
• 4.3.2 磁場分布仿真49-54
• 4.4 本章小結(jié)54-55
• 第5章 步進電機優(yōu)化及三維電磁場仿真55-76
• 5.1 引言55
• 5.2 步進電機優(yōu)化模型的確立55-56
• 5.3 步進電機優(yōu)化56-62
• 5.3.1 齒寬的影響和優(yōu)化57-58
• 5.3.2 齒高的影響和優(yōu)化58-59
• 5.3.3 磁鋼的影響和優(yōu)化59-61
• 5.3.4 定子磁極寬度的優(yōu)化61
• 5.3.5 其他結(jié)構(gòu)參數(shù)確定61-62
• 5.4 優(yōu)化后步進電機的靜態(tài)特性仿真62-69
• 5.4.1 靜力矩分析62-64
• 5.4.2 自感和互感分析64-67
• 5.4.3 磁鋼性能變化的影響67-69
• 5.5 步進電機的動態(tài)特性仿真69-72
• 5.5.1 運動方程69-70
• 5.5.2 仿真參數(shù)的設(shè)置70
• 5.5.3 動態(tài)仿真結(jié)果及分析70-72
• 5.6 步進電機優(yōu)化前后對比72-74
• 5.6.1 結(jié)構(gòu)參數(shù)72
• 5.6.2 主要性能及對比72-74
• 5.7 本章小結(jié)74-76
• 結(jié)論76-77
• 參考文獻77-82
• 致謝82

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 李興根;王宗培;;步進電動機的齒層比轉(zhuǎn)矩和齒形優(yōu)化[J];電工技術(shù)學(xué)報;1991年02期

2 張猛;祝曉麗;陸嬌娣;耿遠迎;王友平;;一種高穩(wěn)定度太陽帆板驅(qū)動機構(gòu)控制方法[J];空間控制技術(shù)與應(yīng)用;2010年04期

3 王宗培，，鄭大鵬，李春雨;微步驅(qū)動步進電動機的角速度均勻性[J];微電機;1996年01期

4 王宗培,程智,任雷;新型二相混合式步進電動機系統(tǒng)[J];微電機;1998年02期

5 孫孔政;徐抒巖;曹小濤;王棟;;基于矩頻曲線的步進電機加減速控制[J];微電機;2014年01期

本文編號：1055783