【摘要】：弧線電機(jī)是一種可以驅(qū)動(dòng)負(fù)載在有限角度內(nèi)沿圓弧線做往復(fù)運(yùn)動(dòng)的特種電機(jī),它兼有直線電機(jī)和旋轉(zhuǎn)電機(jī)的特點(diǎn)。這種電機(jī)結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單,可靠性很高,響應(yīng)速度較快,是一種新型的動(dòng)力裝置,受到人們的廣泛關(guān)注。本文針對(duì)應(yīng)用在翼閘門(mén)機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),開(kāi)發(fā)研究一種弧線永磁同步電動(dòng)機(jī),并以其為研究對(duì)象,對(duì)電機(jī)的運(yùn)行原理、結(jié)構(gòu)尺寸、工作性能進(jìn)行分析,采用分段式二維有限元法簡(jiǎn)化計(jì)算,針對(duì)極槽配合、永磁體形狀尺寸和初級(jí)鐵心的結(jié)構(gòu)尺寸等方面對(duì)電機(jī)性能的影響進(jìn)行研究。文章主要針對(duì)弧線永磁同步電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)和性能分析展開(kāi)工作,主要包括以下幾個(gè)方面:首先,詳細(xì)介紹了弧線永磁同步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其工作原理,提出并介紹了新型初級(jí)繞組支架結(jié)構(gòu),給出了弧線永磁同步電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)方案和步驟。采用場(chǎng)路結(jié)合的方法對(duì)電機(jī)磁路進(jìn)行計(jì)算,確定了電機(jī)各部分的尺寸并驗(yàn)證了其合理性。編寫(xiě)基于VB.NET程序語(yǔ)言弧線電機(jī)電磁計(jì)算程序,并得出合理的計(jì)算方案。其次,運(yùn)用Ansoft有限元分析軟件,分別采用三維有限元法和分段式二維有限元法對(duì)弧線電機(jī)的電磁性能進(jìn)行分析,通過(guò)對(duì)比分析結(jié)果可知分段式二維有限元法在保證分析準(zhǔn)確度的前提下,可以有效降低運(yùn)算量,減少運(yùn)算時(shí)間。最后,從電機(jī)極槽數(shù)配合、永磁體的形狀尺寸、極弧系數(shù)及初級(jí)結(jié)構(gòu)、槽口系數(shù)等結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)對(duì)電機(jī)電磁性能的影響進(jìn)行分析。通過(guò)本文的研究與分析為以后弧線電機(jī)理論和設(shè)計(jì)提供了一定的理論指導(dǎo)。
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TM341
【圖文】：

們?cè)谕苿?dòng)科技進(jìn)步與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，逐步加大對(duì)環(huán)減排也上升到國(guó)家政策層面，無(wú)論是人們的日常生活環(huán)保意識(shí)。這使得節(jié)能高效環(huán)保的動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)備的研電機(jī)作為一種重要的動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)備，其發(fā)展的急迫性術(shù)的進(jìn)步，電機(jī)設(shè)計(jì)理論的不斷更新，新材料科學(xué)的電機(jī)已經(jīng)很難滿足特殊應(yīng)用場(chǎng)合的需求，因此特種電、響應(yīng)速度快、高效高精度的特種電機(jī)已經(jīng)成為電機(jī)中，需要電機(jī)驅(qū)動(dòng)負(fù)載在特定角度內(nèi)沿弧線做往復(fù)運(yùn)遠(yuǎn)鏡等設(shè)備[1]。尤其是隨著公共交通、公共生活的發(fā)序、降低安全風(fēng)險(xiǎn)的設(shè)備，已經(jīng)在火車(chē)站、地鐵、小翼閘門(mén)機(jī)通常采用直流電機(jī)配合機(jī)械或電子結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，如圖 1.1 所示。這就會(huì)造成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，效率且增加了安裝維護(hù)的難度。

如圖 2.1 所示。進(jìn)而，將原旋轉(zhuǎn)電機(jī)的定子側(cè)定義為初級(jí)，轉(zhuǎn)子側(cè)定義為次級(jí)。多臺(tái)弧線電機(jī)首尾相連可以構(gòu)成一臺(tái)完整的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，然而其結(jié)構(gòu)原理和直線電機(jī)相似，因此將其定義為一種特殊的直線電機(jī)。定子轉(zhuǎn)子次級(jí)初級(jí)初級(jí)次級(jí)旋轉(zhuǎn)電機(jī) 直線電機(jī) 弧線電機(jī)圖 2.1 弧線電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖Fig. 2.1 Structure chart of arc motor由于本文所設(shè)計(jì)的弧線電機(jī)應(yīng)用在翼閘門(mén)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，因此對(duì)電機(jī)的安裝尺寸有嚴(yán)格的限制，并且要求電機(jī)有足夠大的電磁推力。結(jié)合上述要求，本文所設(shè)計(jì)的弧線永磁同步電動(dòng)機(jī)采用軸向磁通結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如圖 2.2 所示。

圖 2.4 軸向磁通弧線永磁同步電機(jī)初級(jí)結(jié)構(gòu)圖Fig. 2.4 Structure chart of axial flux arc PMSM’s primary2 弧線永磁同步電動(dòng)機(jī)的基本工作原理弧線永磁同步電動(dòng)機(jī)在繼承雙邊型永磁同步直線電機(jī)和盤(pán)式永磁同步電機(jī)結(jié)構(gòu)時(shí)，在原理上也有很多相似之處[31]。電機(jī)學(xué)的基本理論在弧線永磁同步電機(jī)上適用，本節(jié)將從盤(pán)式電機(jī)的基本工作原理出發(fā)，引申出弧線永磁同步電機(jī)的基原理。與盤(pán)式電機(jī)工作原理相似，弧線電機(jī)的三相繞組 A、B、C 中通入Ai 、Bi 、Ci 稱正弦電流后，也會(huì)產(chǎn)生氣隙磁場(chǎng)[32-33]。由于弧線電機(jī)的鐵心兩端開(kāi)斷使得電不連續(xù)，各相繞組之間產(chǎn)生不同的互感，從而引起弧線電機(jī)具有直線電機(jī)所共向端部效應(yīng)[34-35]。當(dāng)不考慮由于鐵心兩端開(kāi)斷而引起的縱向邊端效應(yīng)時(shí)，這個(gè)場(chǎng)的分布情況與盤(pán)式電機(jī)相似，即可看成沿周向圓弧呈正弦形分布。當(dāng)三相電間變化時(shí)，氣隙磁場(chǎng)將按 A、B、C 相序沿弧線移動(dòng)。其行波磁場(chǎng)的移動(dòng)速度sn

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2774278