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《永磁同步電機優(yōu)化設(shè)計及性能測試的研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、分類號密級碩士學(xué)位論文題目：永磁同步電機優(yōu)化設(shè)計及性能測試的研究英文并列題目：ResearchonOptimizationDesignandPerformanceTestofPMSM研究生：于圣龍專業(yè)：控制科學(xué)與工程研究方向：控制理論與控制工程導(dǎo)師：白瑞林指導(dǎo)小組成員：學(xué)位授予日期：2016.6答辯委員會主席：楊慧中江南大學(xué)地址：無錫市蠡湖大道1800號二○一六年六月摘要摘要永磁同步電機作為機器人的關(guān)鍵零部件，其設(shè)計的好壞關(guān)系到機器人的動態(tài)響應(yīng)、精度、可靠性和效率等諸多性能。我國對于永磁同步電機的研發(fā)與制造能力還比較薄弱、產(chǎn)品性能質(zhì)量低
2、。傳統(tǒng)的基于等效磁路計算后根據(jù)經(jīng)驗系數(shù)修正的方法已無法滿足高精度、高效率和高復(fù)雜度的電機優(yōu)化設(shè)計。研究基于平臺的永磁同步電機優(yōu)化設(shè)計，精確的分析電機性能參數(shù)，得到更加優(yōu)化的設(shè)計方案，對提高自主品牌電機的性能和推動我國機器人行業(yè)的發(fā)展具有重大的現(xiàn)實意義。本文對影響永磁同步電機的定位精度、性價比、效率和可靠性的關(guān)鍵因素，包括轉(zhuǎn)矩波動、永磁體設(shè)計和校核、繞組銅損和鐵芯損耗及溫度場分布進行了有限元分析。首先，通過對轉(zhuǎn)矩波動的仿真分析發(fā)現(xiàn)，不同極槽配合的電機轉(zhuǎn)矩波動的周期與齒槽轉(zhuǎn)矩的周期有所不同，基于齒槽轉(zhuǎn)矩周期設(shè)計的永磁體分段斜極角對電機轉(zhuǎn)矩波
3、動的削弱效果十分有限。提出了基于轉(zhuǎn)矩波動周期設(shè)計永磁體分段斜極角的方法。對6種極槽配合電機轉(zhuǎn)矩波動的削弱效果進行了仿真分析，表明提出方法設(shè)計的分段斜極角可大大削弱轉(zhuǎn)矩波動。其次，分析了不同表貼式永磁體形狀和充磁方向?qū)﹄姍C性能和參數(shù)的影響，優(yōu)化了永磁體的形狀及充磁方向，對優(yōu)化的永磁體進行了樣機實驗，證明樣機反電動勢基波幅值有所提高且諧波含量較低。為校核永磁體設(shè)計的合理性，避免產(chǎn)生不可逆退磁，采用有限元分析電機的磁路參數(shù)，計算永磁體空載工作點，并分析了設(shè)計的電機在額定運行狀態(tài)和3倍電流起動狀態(tài)下永磁體在120℃時不發(fā)生不可逆退磁。最后，推導(dǎo)
4、了約束條件下繞組銅損的解析表達式，建立了定子槽坐標(biāo)模型，分析了定子外徑、定子磁密且輸出轉(zhuǎn)矩為約束條件時使繞組銅損最小的定子內(nèi)徑。根據(jù)實際控制算法，采用Simplorer建立了控制系統(tǒng)的模型，采用有限元方法分析了電機在實際控制系統(tǒng)下內(nèi)部磁場和鐵損的變化，分析結(jié)果表明變頻器供電條件下電機內(nèi)部磁場諧波含量和鐵芯損耗大大增加，鐵芯損耗約為正弦波供電時的2倍。根據(jù)仿真分析得到的繞組銅損和鐵芯損耗，采用熱路網(wǎng)絡(luò)法分析得到等效熱阻和各節(jié)點溫度。與實驗對比驗證了分析結(jié)果的正確性。關(guān)鍵詞：永磁同步電機；轉(zhuǎn)矩波動；永磁體；損耗分析；溫度場分布IAbstra
5、ctAbstractAsthekeycomponents,thedesignofPMSMisrelatedtothedynamicperformance,precision,reliabilityandefficiencyoftherobot,andthedemandishuge.ForPMSMR&Dandmanufacturingcapabilityisrelativelyweak,qualityislowinourcountry.Thetraditionalcalculationmethodbasedonequivalentmagn
6、eticcircuitandempiricalcoefficientcannotmeetthehighprecision,efficiencyandcomplexityfortheoptimaldesignofthemotor.ResearchontheoptimizationdesignofthePMSMbasedontheplatform,moreaccurateanalysisofthemotorperformanceparametersandmoreoptimizeddesignofthemotor,hasgreatpracti
7、calsignificance.Firstly,theanalysisshowedthatperiodofthetorquerippleandthecoggingtorqueisdifferentofPMSMwithdifferentnumberofpolesandslots.Thestepskewinganglebasedoncoggingtorqueperiodicityisweakeningeffectontorqueripple.Thusamethodofcalculationstepskewingangleispresente
8、dbasedontorquerippleperiodicity.Thevalidityoftheproposedmeasureisverifiedbyfiniteelementanalysis.Second
