本文關(guān)鍵詞：基于有限元分析的磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)數(shù)學(xué)模型的全角度拓展，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《南京航空航天大學(xué)》 2011年

無軸承開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子偏心振動控制

張倩影  

【摘要】：開關(guān)磁阻電機(jī)(SRM)由于其雙凸極結(jié)構(gòu)簡單堅固的優(yōu)點(diǎn),以及惡劣工況下的良好運(yùn)行特性,引起了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。將無軸承技術(shù)引入SRM中,可充分發(fā)揮SRM的高速適應(yīng)性。同時,通過對定、轉(zhuǎn)子間不對稱徑向力的主動控制,有望改善SRM固有的振動和噪聲問題。 本文以12/8結(jié)構(gòu)的雙繞組無軸承開關(guān)磁阻電機(jī)(BSRM)為研究對象,針對電機(jī)實(shí)際運(yùn)行中存在的轉(zhuǎn)子磁偏心問題,分別從控制策略和繞組結(jié)構(gòu)角度研究了不平衡振動的抑制方法,最后研究了無軸承開關(guān)磁阻電機(jī)的缺相運(yùn)行。 簡要介紹了無軸承開關(guān)磁阻電機(jī)的懸浮原理,總結(jié)分析了現(xiàn)有數(shù)學(xué)模型的推導(dǎo)思路和適用特點(diǎn),為偏心振動控制策略的設(shè)計提供了依據(jù)。在此基礎(chǔ)上,針對由于機(jī)械不平衡等原因引起的轉(zhuǎn)子質(zhì)量偏心問題,采用基于最小均方(LMS)算法的自適應(yīng)凹陷濾波器對轉(zhuǎn)子質(zhì)量偏心引起的振動位移進(jìn)行補(bǔ)償。介紹了不平衡振動產(chǎn)生的具體原因,分析了振動位移的特點(diǎn);詳細(xì)介紹了自適應(yīng)凹陷濾波器的原理及設(shè)計方法,并對該方案進(jìn)行仿真分析及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。 控制策略的設(shè)計并不是唯一的減振途徑。針對電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁偏心情況,本文從本體結(jié)構(gòu)的角度,研究了主繞組線圈在不同連接方式下轉(zhuǎn)子磁偏心對定轉(zhuǎn)子振動的影響。提出了適用于減小無軸承開關(guān)磁阻電機(jī)偏心振動的主繞組連接方式。 最后,研究了無軸承開關(guān)磁阻電機(jī)的缺相運(yùn)行,比較了正常運(yùn)行和缺相運(yùn)行時電機(jī)的定子極振動情況,設(shè)計了缺相控制策略并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：TM352
【目錄】：

摘要4-5

Abstract5-9

圖表清單9-11

注釋表11-13

第一章 緒論13-19

1.1 無軸承電機(jī)的研究背景13-14

1.1.1 磁懸浮技術(shù)的發(fā)展13-14

1.1.2 無軸承電機(jī)的結(jié)構(gòu)14

1.2 開關(guān)磁阻電機(jī)14-16

1.2.1 開關(guān)磁阻電機(jī)的研究現(xiàn)狀14-15

1.2.2 開關(guān)磁阻電機(jī)的振動噪聲15-16

1.3 無軸承開關(guān)磁阻電機(jī)的研究現(xiàn)狀16-17

1.4 本課題研究背景17

1.5 課題的研究思路及本文結(jié)構(gòu)安排17-19

1.5.1 研究思路17-18

1.5.2 結(jié)構(gòu)安排18-19

第二章 無軸承開關(guān)磁阻電機(jī)的基本理論19-32

2.1 雙繞組BSRM 懸浮原理19

2.2 數(shù)學(xué)模型19-31

2.2.1 BSRM 轉(zhuǎn)子角度定義20

2.2.2 不考慮徑向懸浮力耦合的線性數(shù)學(xué)模型20-24

2.2.1.1 磁導(dǎo)表達(dá)式20-21

2.2.1.2 電感矩陣21-23

2.2.1.3 懸浮力表達(dá)式23-24

2.2.1.4 轉(zhuǎn)矩表達(dá)式24

2.2.1.5 數(shù)學(xué)模型分析24

2.2.3 基于有限元分析的的BSRM 全角度數(shù)學(xué)模型24-29

2.2.3.1 BSRM 的有限元分析25

2.2.3.2 氣隙磁導(dǎo)計算25-27

2.2.3.3 電感計算27-28

2.2.3.4 懸浮力計算28

2.2.3.5 轉(zhuǎn)矩計算28-29

2.2.3.6 數(shù)學(xué)模型分析29

2.2.4 基于麥克斯韋應(yīng)力法的數(shù)學(xué)模型29-31

2.2.4.1 基于麥克斯韋應(yīng)力法的基本公式29-30

2.2.4.2 磁路法計算磁密30-31

2.2.4.3 定子極徑向力31

2.2.4.4 數(shù)學(xué)模型分析31

2.3 本章小結(jié)31-32

第三章 無軸承開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子質(zhì)量偏心補(bǔ)償控制32-43

3.1 不平衡振動的產(chǎn)生和特點(diǎn)32-34

3.1.1 不平衡振動的產(chǎn)生32-33

3.1.2 轉(zhuǎn)子偏心振動的特點(diǎn)33-34

3.2 偏心補(bǔ)償?shù)姆椒?/span>34-35

3.3 自適應(yīng)凹陷濾波器補(bǔ)償控制35-42

3.3.1 自適應(yīng)凹陷濾波器的設(shè)計35-36

3.3.2 系統(tǒng)仿真與分析36-39

3.3.3 實(shí)驗(yàn)與分析39-42

3.4 本章小結(jié)42-43

第四章 主繞組連接方式對BSRM 轉(zhuǎn)子偏心振動的影響43-50

4.1 雙繞組BSRM 的繞組結(jié)構(gòu)43-44

4.2 主繞組串并聯(lián)支路數(shù)對轉(zhuǎn)子偏心振動的影響44-47

4.3 仿真分析47-49

4.3.1 主繞組方波控制策略47-48

4.3.2 繞組電流48-49

4.3.3 定子極徑向力49

4.4 本章小結(jié)49-50

第五章 無軸承開關(guān)磁阻電機(jī)的缺相運(yùn)行50-59

5.1 正常工作狀態(tài)的控制50-51

5.2 缺相運(yùn)行控制51-53

5.3 缺相時的電機(jī)振動分析53-55

5.3.1 繞組電流分析53

5.3.2 定子徑向力分析53-55

5.3.2.1 時域分析53-54

5.3.2.2 頻域分析54-55

5.4 實(shí)驗(yàn)分析55-58

5.4.1 缺相控制策略的驗(yàn)證55-56

5.4.2 缺相運(yùn)行時的定子振動分析56-58

5.5 本章小結(jié)58-59

第六章 總結(jié)與展望59-60

6.1 本文主要工作59

6.2 后續(xù)研究工作展望59-60

參考文獻(xiàn)60-66

致謝66-67

在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文67

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【參考文獻(xiàn)】

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6 王峰,張靈,楊晉嶺;基于虛擬儀器的開關(guān)磁阻電機(jī)電參數(shù)的測量[J];科技情報開發(fā)與經(jīng)濟(jì);2004年03期

7 王富林,張奕黃;開關(guān)磁阻電機(jī)一拖二控制系統(tǒng)在礦車中的應(yīng)用[J];煤礦機(jī)電;2004年04期

8 孫長春;開關(guān)磁阻電機(jī)控制系統(tǒng)新型設(shè)計[J];科技情報開發(fā)與經(jīng)濟(jì);2005年02期

9 詹瓊?cè)A,林金銘,趙光新;開關(guān)磁阻電機(jī)設(shè)計研究[J];華中科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);1989年03期

10 吳建華，詹瓊?cè)A;電動車的新型驅(qū)動系統(tǒng)─—高效節(jié)能的開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)[J];汽車電器;1995年05期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 鐵起;徐立永;徐若菲;;基于開關(guān)磁阻電機(jī)的汽車發(fā)動機(jī)主動飛輪系統(tǒng)研究[A];經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變與自主創(chuàng)新——第十二屆中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會年會（第四卷）[C];2010年

2 田冰冰;;電機(jī)節(jié)能系統(tǒng)中開關(guān)磁阻電機(jī)淺析[A];《環(huán)球人文地理·理論版》2011.08下[C];2010年

3 張全柱;朱雄;李學(xué)哲;;開關(guān)磁阻電機(jī)在礦井提升機(jī)上的應(yīng)用[A];煤礦自動化與信息化——第20屆全國煤礦自動化與信息化學(xué)術(shù)會議暨第2屆中國煤礦信息化與自動化高層論壇論文集[C];2010年

4 張媛;鄧智泉;;一種新型確定無軸承開關(guān)磁阻電機(jī)中超前角的方法[A];中國力學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)大會'2005論文摘要集（下）[C];2005年

5 方羿;孫玉坤;;無位置傳感器開關(guān)磁阻電機(jī)位置檢測的研究[A];第11屆全國電氣自動化電控系統(tǒng)學(xué)術(shù)年會論文集[C];2002年

6 修杰;夏長亮;;開關(guān)磁阻電機(jī)的模糊自適應(yīng)PID控制[A];第二十六屆中國控制會議論文集[C];2007年

7 高潔;孫鶴旭;董硯;何林;;開關(guān)磁阻電機(jī)RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)滑模控制器的設(shè)計與轉(zhuǎn)矩脈動優(yōu)化的研究[A];中國自動化學(xué)會控制理論專業(yè)委員會D卷[C];2011年

8 張榮;李俊麗;張臻;;開關(guān)磁阻電機(jī)的應(yīng)用及其研究的前沿問題[A];第十屆全國煤礦自動化學(xué)術(shù)年會論文集[C];2000年

9 崔玉龍;趙英凱;劉教民;;中速開關(guān)磁阻電機(jī)的仿真研究[A];中國自動化學(xué)會全國第九屆自動化新技術(shù)學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2004年

10 田江濤;;新型驅(qū)動技術(shù)帶來壓力機(jī)械的革命[A];2008年耐火材料學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2008年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 肖國林;[N];中國工業(yè)報;2006年

2 贠瑞虎 張秀貴;[N];中國工業(yè)報;2007年

3 ;[N];科技日報;2006年

4 ;[N];科技日報;2006年

5 柯佼;[N];科技日報;2001年

6 本報記者　孫明河;[N];科技日報;2006年

7 徐丙垠 博士;[N];科技日報;2006年

8 ;[N];科技日報;2006年

9 蘇州 魯思慧;[N];電子報;2006年

10 張秀貴;[N];工人日報;2006年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 楊艷;無軸承開關(guān)磁阻電機(jī)振動分析與抑制的基礎(chǔ)研究[D];南京航空航天大學(xué);2010年

2 曹鑫;12/8極無軸承開關(guān)磁阻電機(jī)的研究[D];南京航空航天大學(xué);2010年

3 劉澤遠(yuǎn);無軸承開關(guān)磁阻電機(jī)的電磁基礎(chǔ)研究[D];南京航空航天大學(xué);2010年

4 李潔;開關(guān)磁阻電機(jī)的性能分析及其優(yōu)化設(shè)計方法研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2011年

5 許愛德;開關(guān)磁阻電機(jī)在船舶電力推進(jìn)中的應(yīng)用研究[D];大連海事大學(xué);2010年

6 陳瓊忠;開關(guān)磁阻電機(jī)的非線性建模及在航空發(fā)動機(jī)多場耦合仿真中的應(yīng)用[D];上海交通大學(xué);2009年

7 宋宏志;無位置傳感器開關(guān)磁阻電機(jī)控制系統(tǒng)研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2009年

8 曲兵妮;開關(guān)磁阻電機(jī)互感及轉(zhuǎn)矩脈動抑制技術(shù)的研究[D];太原理工大學(xué);2010年

9 陳小元;分塊開關(guān)磁阻電機(jī)的基礎(chǔ)研究[D];南京航空航天大學(xué);2011年

10 楊鋼;無軸承開關(guān)磁阻電動機(jī)的基礎(chǔ)研究[D];南京航空航天大學(xué);2008年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張倩影;無軸承開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子偏心振動控制[D];南京航空航天大學(xué);2011年

2 溫東園;開關(guān)磁阻電機(jī)位置角優(yōu)化控制研究[D];西安科技大學(xué);2010年

3 李自強(qiáng);開關(guān)磁阻電機(jī)的直接轉(zhuǎn)矩控制研究[D];大連海事大學(xué);2011年

4 黃占濤;磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)高速數(shù)字控制系統(tǒng)的研究[D];江蘇大學(xué);2010年

5 張奇;開關(guān)磁阻電機(jī)數(shù)據(jù)處理平臺的設(shè)計[D];西安科技大學(xué);2010年

6 郭增慧;開關(guān)磁阻電機(jī)磁鏈特性間接檢測與應(yīng)用[D];南京航空航天大學(xué);2011年

7 裴麗娜;超高速開關(guān)磁阻電機(jī)電磁分析與設(shè)計[D];北京交通大學(xué);2010年

8 彭晶晶;雙通道開關(guān)磁阻電機(jī)控制系統(tǒng)的研究[D];南京航空航天大學(xué);2010年

9 張瑞芳;橫向磁場直線開關(guān)磁阻電機(jī)的解析建模與控制[D];北京交通大學(xué);2011年

10 王巖;無位置傳感器開關(guān)磁阻電機(jī)控制技術(shù)研究[D];西安科技大學(xué);2010年

  本文關(guān)鍵詞：基于有限元分析的磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)數(shù)學(xué)模型的全角度拓展，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：181976