收藏本站
《北京邮电大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

啮合式电动机的基础研究

吕新明  
【摘要】:啮合式电动机是北邮自动化学院提出的一种新型电机。它属于磁阻类电机,具有磁阻类电机的优点,主要有结构简单可靠,效率高,过载能力强,输出扭矩大,启动电流小,可以带负载启动,可以频繁正反转等。与普通开关磁阻电机所不同的是,啮合式电动机把电机与行星减速器天然融为一体,它的定转子既是电磁元件,也是一对行星齿轮。这就简化了结构,减小了体积和重量,提高了单台电机的输出扭矩,使得它可以用于对体积和扭矩要求十分严苛的场合。啮合式电机刚诞生不久,论文对这类新型电机展开了基础研究,主要有以下几个方面的内容:(1)参数化线性模型的建立 线性模型的主要任务是计算气隙磁导。由于啮合式电机的转子不是凸极结构,气隙的变化相对规则一些,于是把定转子形状简化为弧柱形磁极,在前人对弧柱形磁极研究的基础上,通过推导,使之适用于转子在任何角度位置的情况,能够自动计算任意转子位置角的气隙磁导。当电机结构参数修改时,该模型也能适应这种变化,不必重新划分气隙磁通管。用实测法和有限元法验证了模型的正确性。(2)参数化非线性模型的建立 用非线性磁网络法建立了啮合式电机的全参数化非线性模型。把电机的定转子铁心和气隙分解成若干个可以参数化计算的磁阻,按照几何关系组成磁网络,从中解算出啮合式电机的磁链函数。然后用有限元法验证了该模型的正确性。这个磁链函数不仅是电流和转子位置的函数,而且是众多结构参数的函数,涵盖了电机的几乎全部结构参数。在此基础上,可以建立静态和动态仿真模型,便于详细研究各结构参数对电机矩角特性和动态特性的影响。(3)啮合式电机结构参数对矩角特性影响的研究 在非线性磁网络模型基础上,建立了参数化的矩角特性模型,并通过对原理样机的测试和有限元法的计算,验证了模型的正确性。之后,使用该模型首次详细研究了啮合式电机的矩角特性,探索了各结构参数对输出扭矩的影响,总结了提高扭矩的设计原则和途径。(4)啮合式电机结构参数的优化设计 各结构参数对电机性能的影响程度和方式各不相同,并且相互制约。为了使单位体积输出扭矩达到最大,就需要对电机的结构参数进行优化设计。本文以遗传算法为工具,以单位体积电机出力最大为目标,对啮合式电机的结构参数进行了优化。啮合式电机不仅是个电磁转换器,而且是个机械减速器,优化过程就需要对这两者兼顾。本文首次详细讨论了极间漏磁的约束、极靴强度的约束、摆线齿宽和齿高对定转子半径的约束、齿轮齿数的圆整等问题,并通过惩罚函数,把众多的制约关系体现于目标函数中,使得优化结果尽量符合工程实践的要求。给出了优化设计步骤和实例。(5)啮合式电机全数字化控制器的设计 当电机的结构参数确定之后,其实际发挥的性能就取决于控制系统的控制质量,良好的控制器硬件是控制品质的基础。本文以DSP作为主控芯片,为啮合式电机设计了新型全数字化控制系统:配备了串行通信接口和CAN通信接口;设计了稳定的电源布置方案;选择MOSFET作为功率器件,设计了不对称半桥功率转换电路;配置了吸收尖峰电涌的RDC吸收网络,以保护功率器件的安全;设计了基于IR2132的高性能栅极驱动电路;设计了位置、速度和电流反馈检测方法,为啮合式电机的低速电流斩波控制和高速角度位置控制打下基础。
【学位授予单位】:北京邮电大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TM352

知网文化
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吴建华;开关磁阻电动机稳态性能的一种快速非线性仿真法[J];电工技术学报;1997年03期
2 李景川,励庆孚,丁国兴;基于遗传算法的大中型异步电机优化设计[J];大电机技术;1998年03期
3 孟大伟,周美兰;模拟退火算法在电机设计中的应用[J];电机与控制学报;2001年03期
4 王喜莲;王旭东;;开关磁阻电机角度最优控制[J];电机与控制学报;2006年06期
5 刘闯,朱学忠,刘迪吉;开关磁阻电机的非线性电感参数法仿真分析[J];东南大学学报(自然科学版);2001年04期
6 李贵存,刘万顺,宫德锋,藤林,王剑,邓慧琼;用于磁化曲线拟合的高精度混合型径向基函数神经网络[J];电网技术;2001年12期
7 詹琼华,林金铭,赵光新,秦卫卫;四极四相开关磁阻电机电磁场的有限元分析[J];华中理工大学学报;1989年01期
8 郗晓田;丁彬云;游林儒;庞永鹏;;基于FPGA的运动控制芯片设计[J];机电工程技术;2008年01期
9 孙雨施;弧柱形磁极的气隙磁导计算(分析法)[J];南京航空航天大学学报;1978年01期
10 刘迪吉 ,陈四清 ,张焕春;开关磁阻调速电动机非线性分析[J];南京航空航天大学学报;1989年01期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 林梅芬;许晶;;变频串联谐振在大中型变压器交流耐压试验中的应用[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2010年01期
2 周斌;陈伟海;于守谦;;基于AVR单片机的门禁控制器的设计与实现[J];安防科技;2008年02期
3 华文立;胡学刚;;平衡决策树分类精度与规则简易性研究[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2006年04期
4 高洪,吕新生;一种反馈式组合机构的运动分析及其仿真[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2003年02期
5 李敏;陈其工;江明;;基于零矢量插入的矢量细分的PMSM直接转矩控制研究[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2009年01期
6 陈一飞;智能型遮阳控制系统的研究及构建[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2004年04期
7 梁华琪,李险峰;直动偏置滚子从动件凸轮机构的优化设计[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2004年05期
8 钱德猛;陈园明;于媛媛;;基于灵敏度理论的某轻客车身的优化设计[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2010年02期
9 马友平;;生长模型McDill-Amateis的遗传算法拟合研究[J];安徽农业科学;2007年33期
10 吴金华;戴淼;尹剑;;基于遗传神经网络的陕西省土地利用结构模型研究[J];安徽农业科学;2008年36期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 齐文文;赵斌;龙连春;;基于遗传算法的加筋圆柱壳屈曲承载力优化[A];北京力学会第18届学术年会论文集[C];2012年
2 石勇;;传动系的优化设计[A];“2011西部汽车产业·学术论坛”暨四川省汽车工程学会四届第九次学术年会论文集[C];2011年
3 刘相;;汽车车速的计算及优化[A];“2011西部汽车产业·学术论坛”暨四川省汽车工程学会四届第九次学术年会论文集[C];2011年
4 李枚毅;游维;蔡自兴;;多样度和适应度引导的遗传算法操作概率计算研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
5 张志华;王莉;刘洪;;最大化网络广告收入的投放决策[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
6 王争光;金建勋;郭有光;詹跃东;朱建国;;基于SVPWM的永磁同步电机控制系统模型仿真[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
7 朱熀秋;郝建欣;张伟霞;潘伟;刘贤兴;;无轴承异步电机两种磁场定向控制系统设计与性能分析[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
8 周渊深;朱希荣;;同步电动机变频调速系统的二自由度内模控制研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
9 刘涵;高俊涛;;并联式混合动力汽车控制策略及遗传算法优化研究[A];中国自动化学会控制理论专业委员会B卷[C];2011年
10 项倩雯;孙玉坤;张新华;;基于SVM-GA的磁悬浮开关磁阻电机优化设计[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张杏莉;几何约束求解关键问题研究[D];山东科技大学;2010年
2 樊建聪;分布估计学习算法研究[D];山东科技大学;2010年
3 陆满君;通信辐射源个体识别与参数估计[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 戴运桃;粒子群优化算法研究及其在船舶运动参数辨识中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 刘营;雷达图像编码器的并行处理研究与实现[D];哈尔滨工程大学;2009年
6 曹宇;利用遗传算法对声障板优化设计的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 许爱德;开关磁阻电机在船舶电力推进中的应用研究[D];大连海事大学;2010年
8 时长江;豆科类杂草种子图像识别系统研究[D];中国海洋大学;2009年
9 段志东;基于广义模块化设计的快锻液压机机架力学特性研究[D];兰州大学;2010年
10 查云飞;类菱形车转向系统研究与分析[D];湖南大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王立飞;基于ARM的三相交流异步电动机调速系统研究[D];华中农业大学;2010年
2 杨亮;基于DSP的交流异步电动机变频调速技术研究[D];安徽工程大学;2010年
3 凌刚;基于DSP+FPGA的永磁同步电动机伺服驱动器研究[D];安徽工程大学;2010年
4 万成;动态环境下的元胞遗传算法研究[D];南昌航空大学;2010年
5 张可平;CO_2焊逆变电源的自适应模糊控制系统研究[D];南昌航空大学;2010年
6 李坤;参数参与进化的自适应遗传算法研究[D];南昌航空大学;2010年
7 秦臻;7.5KW开关磁阻电动机调速系统设计[D];山东科技大学;2010年
8 吴香庭;基于遗传算法的K-means聚类方法的研究[D];山东科技大学;2010年
9 纪二云;基于改进遗传算法的电力系统无功优化的研究[D];山东科技大学;2010年
10 苏鹏;带式输送机起动制动一体化自动控制系统的研究[D];山东科技大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 薛向党;黎家玲;;开关磁阻电动机角度最佳控制的研究方法与数值仿真[J];电工技术学报;1992年02期
2 吴建华,詹琼华,林金铭;;开关磁阻电机中间位置两条重要磁化曲线的计算[J];电工技术学报;1993年02期
3 金明;基于模拟退火算法的电力变压器优化设计[J];电工技术杂志;2000年02期
4 孟大伟,张弘;基于模拟退火算法及直接搜索法的混合优化策略在电机设计中的应用[J];电机与控制学报;1997年02期
5 孟大伟,周美兰;模拟退火算法在电机设计中的应用[J];电机与控制学报;2001年03期
6 周鹗;叶炬;蒋全;;开关磁阻电机调速系统整体稳态性能分析方法研究[J];东南大学学报;1993年05期
7 张忠理,刘万顺,杨奇逊,秦立军;电力系统暂态仿真中铁磁非线性元件建模方法的研究[J];电网技术;1996年02期
8 王秉钧;含铁芯电感线圈磁链、励磁电流特性曲线的转换问题[J];高电压技术;1984年04期
9 李谦,钟定珠,王晓瑜,招誉颐;变压器铁芯励磁特性拟合方法的探讨[J];高电压技术;1997年01期
10 王旭东,王炎,王喜莲,李哲生;开关磁阻电动机新型位置传感器[J];哈尔滨工业大学学报;1999年04期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 藏文福,孙寿文,许鹏基,杨国栋;一种啮合式连续可调变速箱CNT[J];机械工程师;1996年03期
2 解应春,李忠杰;通过实测矩角特性求解SR电机磁化曲线簇[J];微特电机;2001年02期
3 杨庆祥,李向东,张新海;单相步进电动机矩角特性的数值模拟研究[J];微特电机;2004年06期
4 彭绍新;;发明专利“啮合式防渗片材”介绍[J];中国建筑防水;2010年12期
5 刘良成,李忠杰,李红梅;小功率开关磁阻电动机静特性的计算与测试[J];微电机;2000年04期
6 周尊成;余世杰;;齿形对反应式步进电动机矩角特性的影响[J];微电机;1983年04期
7 张文海;步进电机矩角特性的测试[J];微特电机;1999年02期
8 王中发,牛颖,王新发;啮合式准无级变速机构[J];北京理工大学学报;1989年01期
9 张军;非啮合式二齿齿轮泵流量特性研究[J];煤矿机械;2004年12期
10 C.J.B1undell,BSc;冯华众;;《啮合式》热泵去湿机——一种节能的去湿机设计[J];制冷技术;1985年01期
中国重要会议论文全文数据库 前6条
1 杨晴;;单相步进电机矩角特性的数值模拟[A];中国工程物理研究院科技年报(2001)[C];2001年
2 李威;;管桩啮合式(机械)快速接头技术应用[A];河南省土木建筑学会2008年学术交流会论文集[C];2008年
3 张惠;李树菊;;抽油机采油系统智能化节能控制技术应用研究[A];十三省区市机械工程学会第五届科技论坛论文集[C];2009年
4 汪逸群;刘伟;陈伟;颜昌翔;;指向镜运动精度分析[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅰ[C];2011年
5 杨涛;李忠杰;张志全;;以减小转矩脉动为目标的小功率开关磁阻电机的模糊控制[A];第七届中国小电机技术研讨会论文集[C];2002年
6 张志铭;文贵印;叶鸿;;机械解码器设计技术[A];中国工程物理研究院科技年报(2002)[C];2002年
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 吕新明;啮合式电动机的基础研究[D];北京邮电大学;2011年
2 严加根;航空高压直流开关磁阻起动/发电机系统的研究[D];南京航空航天大学;2006年
3 许焰;大间隙磁力传动系统驱动性能研究[D];中南大学;2010年
4 夏鲲;新型仿人机器人关节用永磁球形步进电机控制算法及驱动器研究[D];合肥工业大学;2007年
5 曲兵妮;开关磁阻电机互感及转矩脉动抑制技术的研究[D];太原理工大学;2010年
6 周强;高速开关磁阻电机的关键技术研究与实践[D];南京航空航天大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈晔;两自由度电机矩角特性的计算与分析[D];浙江大学;2005年
2 王锋;齿轮啮合式无级变速传动系统动力学仿真[D];中南林业科技大学;2011年
3 张建涛;永磁齿轮特性仿真及其在人工心脏中的应用研究[D];中国科学院研究生院(电工研究所);2005年
4 许兆凤;基于磁网络法汽轮发电机转子绕组匝间短路故障的研究[D];华北电力大学(河北);2004年
5 陈刚;高速磁力驱动离心泵设计与研究[D];江苏大学;2005年
6 王虎生;基于永磁的无接触式变速机构研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
7 陈匡非;平行轴永磁齿轮的特性研究[D];中国科学院研究生院(电工研究所);2003年
8 于忠华;啮合式微型电机若干关键技术的研究[D];北京邮电大学;2006年
9 孙健;6/2结构高速开关磁阻电机的研究与实现[D];南京航空航天大学;2007年
10 朱绪力;啮合式非接触逆止器的设计与研究[D];山东科技大学;2003年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026