本文關(guān)鍵詞：兩自由度直驅(qū)感應(yīng)電機(jī)特性研究與優(yōu)化設(shè)計(jì)

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【摘要】：目前的兩自由度驅(qū)動(dòng)裝置大多通過兩個(gè)或多個(gè)傳統(tǒng)電機(jī)和復(fù)雜的中間傳動(dòng)裝置來實(shí)現(xiàn),使得驅(qū)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜,成本較高。具有新型結(jié)構(gòu)的兩自由度電機(jī)不需中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu),能大大減小設(shè)備體積和維護(hù)成本,顯著提高工作效率。在需要復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力系統(tǒng)中具有廣闊的應(yīng)用前景。本文提出一種兩自由度直驅(qū)感應(yīng)電機(jī)(2-DOF DDIM)結(jié)構(gòu),該電機(jī)主要由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)部分弧形定子、直線運(yùn)動(dòng)部分弧形定子及共用的鍍銅鐵磁空心動(dòng)子構(gòu)成。動(dòng)子可直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載做直線、旋轉(zhuǎn)或螺旋運(yùn)動(dòng)。主要研究?jī)?nèi)容包括如下:針對(duì)該電機(jī)鍍銅鐵磁空心動(dòng)子特殊結(jié)構(gòu)及多運(yùn)動(dòng)形式等因素加劇轉(zhuǎn)子電磁場(chǎng)分析的復(fù)雜性,采用簡(jiǎn)化處理的等效平板模型,利用Maxwell方程組對(duì)分層模型進(jìn)行三維電磁場(chǎng)計(jì)算,結(jié)合等效復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率考慮鐵磁材料非線性磁化影響和介質(zhì)表面阻抗計(jì)算電機(jī)轉(zhuǎn)子參數(shù),并建立了電機(jī)單相等效電路模型。由于在忽略耦合影響的條件下建立的等效電路具有一定的誤差,依據(jù)Maxwell方程組建立了電機(jī)二維磁場(chǎng)端部效應(yīng)分析模型和三維運(yùn)動(dòng)耦合分析模型。為較精確考慮運(yùn)動(dòng)耦合、磁場(chǎng)耦合和端部效應(yīng)等影響,建立了2-DOF DDIM的三維有限元參數(shù)化模型。針對(duì)該電機(jī)進(jìn)行空載仿真時(shí)出現(xiàn)的空載速度超過所謂的同步速度,本文以電機(jī)二維磁場(chǎng)端部效應(yīng)分析模型計(jì)算考慮動(dòng)態(tài)縱向端部效應(yīng)影響下電機(jī)氣隙磁場(chǎng)和端部磁場(chǎng)分布;提出了考慮縱向端部效應(yīng)的新物理量“等效電磁極距”,并給出不同極數(shù)時(shí)機(jī)械極距(同步速度)的修正系數(shù)。通過對(duì)比二維、三維有限元模型仿真計(jì)算和部分樣機(jī)試驗(yàn)結(jié)果,表明該電機(jī)采用等效平板模型簡(jiǎn)化分析的可行性以及等效電路的合理性;該電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和直線運(yùn)動(dòng)部分存在一定程度的磁場(chǎng)耦合和運(yùn)動(dòng)耦合效應(yīng);空載速度并未超過由等效電磁極距計(jì)算而得的同步速度,只是超過由機(jī)械極距計(jì)算而得的同步速度。在保持一定參數(shù)不變的情況下,結(jié)合電機(jī)的運(yùn)行速度、電磁轉(zhuǎn)矩及損耗情況,采用有限元法對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)部分定子繞組形式、氣隙厚度、銅層厚度、鋼層厚度進(jìn)行優(yōu)化。對(duì)于今后該類電機(jī)的理論研究和應(yīng)用具有一定的參考價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：兩自由度感應(yīng)電機(jī) 等效電路 耦合效應(yīng) 等效電磁極距 有限元法 優(yōu)化設(shè)計(jì) 特性研究
【學(xué)位授予單位】：河南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM346
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-22
• 1.1 選題背景及意義10-11
• 1.1.1 選題背景10
• 1.1.2 選題意義10-11
• 1.2 2-DOF電機(jī)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-20
• 1.2.1 單電樞結(jié)構(gòu)形式11-13
• 1.2.2 雙繞組結(jié)構(gòu)形式13-15
• 1.2.3 雙電樞結(jié)構(gòu)形式15-17
• 1.2.4 多電樞結(jié)構(gòu)形式17-18
• 1.2.5 其他結(jié)構(gòu)形式18-20
• 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容20-22
• 2 2-DOF DDIM結(jié)構(gòu)與工作機(jī)理分析22-28
• 2.1 2-DOF DDIM的基本結(jié)構(gòu)22-23
• 2.2 2-DOF DDIM的工作機(jī)理23-24
• 2.3 2-DOF DDIM的設(shè)計(jì)要求和技術(shù)參數(shù)24-25
• 2.4 2-DOF DDIM的有限元模型25-26
• 2.5 結(jié)論26-28
• 3 2-DOF DDIM等效電路參數(shù)計(jì)算28-42
• 3.1 三維電磁場(chǎng)計(jì)算28-32
• 3.1.1 基本假設(shè)和分層模型28-29
• 3.1.2 電磁場(chǎng)方程與求解29-32
• 3.2 等效電路的建立32-37
• 3.2.1 等效復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率的概念33
• 3.2.2 鋼層和銅層等效阻抗33-35
• 3.2.3 等效電路模型35-37
• 3.3 等效電路與有限元法的分析結(jié)果對(duì)比37-39
• 3.4 結(jié)論39-42
• 4 2-DOF DDIM耦合效應(yīng)分析42-56
• 4.1 耦合效應(yīng)解析分析42-48
• 4.1.1 二維端部磁場(chǎng)分析42-44
• 4.1.2 三維運(yùn)動(dòng)耦合效應(yīng)分析44-48
• 4.2 三維有限元分析48-53
• 4.2.1 磁場(chǎng)耦合有限元分析48-51
• 4.2.2 運(yùn)動(dòng)耦合有限元分析51-53
• 4.3 樣機(jī)試驗(yàn)驗(yàn)證53-54
• 4.4 結(jié)論54-56
• 5 2-DOF DDIM空載速度特性分析56-66
• 5.1 特殊空載速度特性的提出56-58
• 5.2 “等效電磁極距”的概念58-61
• 5.3 有限元仿真驗(yàn)證61-64
• 5.4 結(jié)論64-66
• 6 2-DOF DDIM的優(yōu)化設(shè)計(jì)66-80
• 6.1 定子繞組的優(yōu)化66-71
• 6.2 氣隙厚度對(duì)電機(jī)性能的影響71-76
• 6.3 轉(zhuǎn)子各層厚度對(duì)電機(jī)性能的影響76-79
• 6.4 結(jié)論79-80
• 7 結(jié)論80-82
• 7.1 總結(jié)80
• 7.2 后續(xù)工作80-82
• 參考文獻(xiàn)82-86
• 作者簡(jiǎn)歷86-88
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集88

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6 曹惟慶;;兩自由度函數(shù)綜合儀的類型綜合[J];西安理工大學(xué)學(xué)報(bào);1986年04期

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