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永磁交流伺服电动机弱磁扩速的研究

作 者: 张兆宇
导 师: 唐任远;陈丽香
学 校: 沈阳工业大学
专 业: 电机与电器
关键词: 永磁交流伺服电动机 弱磁扩速 直轴电感 转子结构
分类号: TM383.4
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
下 载: 254次
引 用: 3次
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内容摘要


永磁交流伺服电动机弱磁扩速能力差是阻碍永磁交流伺服电动机向高速发展的根本原因,本文针对永磁交流伺服电动机弱磁扩速能力差的问题,提出解决方法,主要内容有以下几个部分:首先,分析了永磁交流伺服电动机弱磁扩速性能差的原因,并找到其中的根本原因,即直轴磁路上永磁体的存在使直轴电感过小。之后,重点分析不同永磁体的放置方式(不同转子磁路结构)的弱磁扩速性能,在此基础上提出一系列改进的新的转子磁路结构,分析它们的弱磁扩速性能,从分析中得到了一种能够提高永磁交流伺服电动机弱磁扩速性能,并能有较好的气隙磁密波形有利于控制的转子磁路结构。这种转子磁路结构永磁交伺服电动机的直轴电感比传统结构大了30%以上,在直轴电流标么值同为1.1时弱磁扩速所能达到的最高转速提高了24%。然后,分析了交直轴同步电感、空载永磁磁链对电机最大电磁转矩、基本转速、功率因数的影响。减小直轴电感可以增大最大电磁转矩、基本转速、功率因数;增大交轴电感可以增大最大电磁转矩,减小基本转速则对功率因数影响不大。空载永磁磁链与最大电磁转矩为线性增加关系,与基本转速为线性减小关系,与功率因数为V形曲线关系,这些分析为需要弱磁扩速运行的永磁交流伺服电动机的设计提供依据。最后,开发设计了两种转子结构的永磁交流伺服电动机,一种为内置径向结构;另一种为本文提出的内置分段结构,并对两种结构的样机进行了完整的电机试验,内置分段结构电机的温升为96K、效率为88.56%、直轴电感为5.7mH是内置径向结构的1.76倍,验证了本文提出的内置分段结构在满足基本性能要求的前提下,有效地提高了永磁交流伺服电动机的弱磁扩速能力。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章 绪论  10-18
  1.1 课题的背景与意义  10-11
  1.2 永磁交流伺服电动机弱磁扩速关键技术研究现状  11-16
    1.2.1 永磁同步电动机弱磁扩速研究现状  11-13
    1.2.2 永磁交流伺服电动机弱磁扩速运行的研究现状  13-14
    1.2.3 永磁交流电动机弱磁扩速控制系统研究现状  14
    1.2.4 弱磁扩速永磁交流伺服电动机定子电流控制策略  14-16
  1.3 本课题的主要研究内容  16-18
第二章 提高永磁交流伺服电动机弱磁扩速性能的研究  18-35
  2.1 永磁同步电动机弱磁扩速问题  18-19
  2.2 永磁交流伺服动机不同转子磁路结构弱磁扩速性能的研究  19-32
  2.3 提高永磁交流伺服电动机弱磁扩速性能的措施  32-33
  2.4 本章小结  33-35
第三章 弱磁扩速永磁交流伺服电动机的设计参数研究  35-41
  3.1 交直轴同步电感及空载永磁磁链对最大电磁转矩的影响  35-37
  3.2 交直轴同步电感及空载永磁磁链对基本转速的影响  37-38
  3.3 交直轴同步电感及空载永磁磁链对功率因数的影响  38-39
  3.4 本章小结  39-41
第四章 弱磁扩速永磁交流伺服电动机的设计及样机试验  41-62
  4.1 样机设计  41-57
    4.1.1 样机性能指标  41-42
    4.1.2 主要尺寸及材料的选择  42-44
    4.1.3 极槽配合及绕组形式  44-45
    4.1.4 转子结构设计  45-54
    4.1.5 漏磁因数的确定  54-56
    4.1.6 最后选定的设计参数及性能预测  56-57
  4.2 样机实验  57-61
    4.2.1 样机型式试验  57-58
    4.2.2 电感测量及弱磁扩速试验  58-61
  4.3 本章小结  61-62
第五章 结论  62-63
参考文献  63-65
在学研究成果  65-66
致谢  66

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电机 > 微电机 > 控制用微电机 > 伺服电机
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