陈中[1]2004年在《无刷直流电动机优化设计和参数分析》文中认为稀土永磁直流无刷电动机实际上是以电子换向代替机械换向的直流电动机，因而保持了直流电动机的优良性能，具有较好的起动和调速性能，又因它无需机械换向使电机的结构简单，可以根本上克服一般有刷电动机易于产生换向火花的弊病，在航天、机器人、数控机床等许多工业领域已得到广泛的应用。 本文从稀土永磁无刷直流电动机的基本工作原理出发，分析了稀土永磁无刷电动机同普通无刷直流电动机的区别；阐述了稀土永磁电动机设计原理，并给出设计方法，然后运用实例来说明。在此基础上介绍遗传算法的特点，用遗传算法对稀土永磁电动机进行优化设计，达到预期的结果。最后，讨论了电机的结构参数对电机性能的影响。 通过对稀土永磁直流无刷电动机的设计，分析在具体设计时所要解决一些疑难问题，对其特点进行总结。用遗传算法优化后，得出一些有用的结论。
魏巍[2]2007年在《无刷直流电动机优化设计的研究》文中研究指明无刷直流电动机实际上是以电子换向代替机械换向的直流电动机，因而保持了直流电动机的优良性能，具有很好的起动与调速性能，又因它无需机械换向使电机的结构简单，可以根本上克服一般有刷电动机易于产生换向火花的弊病，在航天、机器人、数控机床等许多工业领域已得到广泛的应用。因为永磁材料的成本较高，所以对无刷直流电动机进行优化就成了必然的选择，无刷直流电动机的优化发展至今，已经是一项比较成熟的技术，优化方法也多种多样，各有优异。从数学角度上来说，电机的优化设计就是一组非线性、有约束条件的隐性函数求极值问题，目前比较成熟的优化方法主要有遗传算法、模拟退火法与Tabu法等，其中以遗传算法应用最为广泛。在以往的以遗传算法为优化设计主要算法的研究中，偏向于对交叉算子与变异算子进行改进以提高遗传算法的效率，即对遗传算法的本身进行改进，从而产生了很多种类的混合遗传算法。本文则偏重于通过引入外部因素来对遗传算法进行改进，主要做法就是与聚类分析法进行结合。遗传算法通常是运行前期收敛速度很快，到后期达到全局最优点附近时会变得很慢，在以往的研究中，通过遗传算法得到的优化结果主要集中在最终代结果上，如果进化代数比较多的话，这样就会浪费很多数据结果。用聚类分析法对这些以往用不到的数据结果进行分析，从而找到符合要求的点，也是很有效的一种方法，不仅可以得到同时满足效率与成本双重要求的优化结果，也体现了数据挖掘思想在电机优化设计方面上的应用。本文首先介绍了无刷直流电动机的原理与设计过程，设计出了一台用于空调风扇的小功率无刷直流电动机，并与实验结果进行了对比，接着对设计结果进行了优化设计，采用的是遗传算法与聚类分析相结合的方法，并对得到的优化结果进行了讨论。最后讨论了这种混合优化方法的应用前景与工作方向。
钱强[3]2010年在《永磁无刷直流电动机优化设计和转矩脉动抑制》文中认为无刷直流电动机具有调速性能好、控制方法灵活多变、起动转矩大、过载能力强、体积小、重量轻以及寿命长等优点,因此其应用范围遍及各个领域,但其最突出的问题就是转矩脉动。本文以减小转矩脉动为目的,运用遗传算法对永磁无刷直流电机进行优化设计,并结合有限元电磁场分析对优化前后的电机进行静、动态特性分析,分析所得结论可以为削弱永磁无刷直流电机的转矩脉动提供理论依据。本文主要做了如下几个方面的工作:1.介绍了永磁无刷直流电机运行系统的组成、电机的工作原理和研究现状,总结了永磁无刷直流电机转矩脉动的成因和抑制方法。2.详细介绍了遗传算法数学模型涉及到的电机优化设计目标、优化设计变量和约束条件、交叉算子变异算子的改进以及优化算法的收敛问题。3.重点讨论了永磁无刷直流电机电磁设计的计算公式。采用改进的自适应遗传算法,在Visual Basic语言环境下编制了永磁无刷直流电动机优化设计程序,并对一台用于汽车转向泵的外转子永磁无刷直流电动机本体结构,以削弱电机转矩脉动为目标进行了优化设计,得到了电机优化后的结构参数和性能参数。4.对优化设计前后的永磁无刷直流电动机建立了二维静态有限元分析模型,分析了空载和负载时的磁力线分布、气隙磁密波形等。建立了永磁无刷直流电机的时步有限元分析模型,分析了电机优化前后的动态特性,包括电机负载运行时的电压、电流、反电动势、转矩、转速波形。5.考虑到电机具体结构特点,建立了优化前后永磁无刷直流电机的叁维有限元静、动态特性分析模型,在叁维模型下分析了电机空载和负载时的磁力线分布、气隙磁密波形以及电机负载运行时的电压、电流、反电动势、转矩、转速波形,以此作为对二维有限元分析结果的补充和校核。
周宇[4]2015年在《电励磁双凸极无刷直流电动机的优化设计》文中研究说明电动叉车用电机驱动系统是叉车由传统内燃机叉车向电动叉车转型的核心技术需求。成本低、结构简单可靠、控制灵活、功率密度高、效率高是电动叉车用驱动电机的基本要求。本文探索研究应用于电动叉车的电励磁双凸极电动机的运行规律与优化设计。本文总结了叉车的发展趋势、电动叉车与电动汽车中驱动电机的发展与优缺点,以及新型磁阻电机发展与研究现状,表明电励磁双凸极电动机在电动叉车中有良好的应用前景和技术优势。介绍了电励磁电机的基本结构,数学模型和电励磁双凸极电机发电运行和电动运行时的基本原理。阐述了叁相叁拍标准角、叁相叁拍提前角和叁相六拍控制方式对电励磁双凸极电动机换相模态的不同影响。设计了1.3k W电励磁双凸极电机,仿真分析了其发电运行的基本性能和电动运行时各个控制变量对其输出转矩、转矩脉动率和效率影响的规律。给出了适合四个典型工作状态的较优控制参数。研制了原理样机并进行了实验验证。研究了电励磁双凸极电机的气隙长度、定子极高、定子极形状及转子极宽度等结构参数对于电励磁双凸极电机发电和电动运行特性的不同影响规律,为该电机的优化设计提供参考,对于其他功率等级的电励磁双凸极电机设计与研究也有借鉴意义。研制了优化后的原理样机并进行实验,验证了分析的正确性。
王玮[5]2014年在《永磁电机的设计与分析》文中提出永磁电机相比于电励磁电机有着明显的优势,具有结构简单、效率高、体积小和运行可靠等优点,已广泛运用于航天、国防、工农业和日常生活中。电动机系统节能工程要求推广高效率低能耗的钕铁硼永磁电机,取代低效率高能耗的用电设备,对永磁电机的优化设计提出了更高的要求。首先,本文研究了永磁无刷直流电动机的结构组成和工作原理,根据磁路法设计了一款24V,20W的小型永磁无刷直流电动机的初步方案。运用有限元软件对该设计方案建立模型,对磁路法设计的参数进行校核,验证了漏磁系数等经验参数选取的正确性。其次,本文从定子和转子结构两部分对电机方案进行优化分析。通过仿真研究了定子齿宽与磁密饱和程度的关系,发现增大定子齿宽可以有效降低磁密饱和程度且对电机的输出特性影响很小。在转子结构研究中,对四种转子结构的电机进行对比研究,以两种表贴式结构对比分析了永磁体形状对电机性能的影响,也分析了表贴式与两种内置式转子结构的区别。最后,运用有限元软件对改进方案在二维场和叁维场中的磁场分布和电磁特性进行分析,在叁维场中研究了端部磁场分布,并对影响换向转矩波动的因素进行仿真分析。本文对样机的负载特性进行测试,并与仿真结果进行对比,两者基本符合,验证了方案的正确性。
孙晓霞[6]2006年在《永磁无刷直流电动机的设计和仿真研究》文中研究指明永磁无刷直流电动机是一种集电机和电子一体化的高新技术产品，它以其体积小、重量轻、惯量小、控制简单和动态性能好等优良特性，被广泛应用于工业、交通、消费电子、航空航天、军事等领域，对永磁无刷直流电动机的研究具有十分重要的意义。通常的永磁无刷直流电动机由永磁同步电动机、逆变器以及安装在转子轴上的位置传感器构成。逆变器的驱动信号与转子位置信号同步从而保证在任意的速度下定子绕组电流与转子磁场同步。本文系统研究了永磁无刷直流电动机本体及驱动控制系统，取得了有价值的研究成果。1)本文查阅了大量的文献资料，全面总结和分析了永磁无刷直流电动机的研究现状，阐述了永磁无刷直流电动机的运行和控制机理。2)在分析永磁无刷直流电动机的性能与运行原理的基础上，设计了以PIC16F877A单片机为核心的永磁无刷直流电动机调速系统，并进行了实验研究。3)利用Matlab/Simulink对永磁无刷直流电动机系统建立动态仿真模型，结合实验所得参数进行仿真，结果证明所建仿真模型的正确性和有效性。4)在Matlab下对永磁无刷直流电动机可能会出现的各种故障进行了仿真研究，表明了永磁无刷直流电动机具有良好的容错性能。5)基于磁路法设计了一套永磁无刷直流电动机的电磁设计程序，给出了计算实例。6)给出了计及齿槽影响的永磁无刷直流电动机电感参数的解析计算，与有限元法计算结果对比，表明此方法的正确性和精确性；在星形连接的两两导通方式下，分析计算得到计及绕组电感的永磁无刷直流电动机的平均电流稳态电路模型，结果表明计及电感参数的电枢电流较小，转速相应降低；推导出了在叁角形连接的两两导通方式下，计及绕组电感的相电流解析式。
辛懋[7]2008年在《基于场路结合的永磁直流电动机优化设计》文中研究说明永磁直流电动机具有结构简单、体积小、效率高等优点,在国民经济各行各业得到了广泛应用。随着新结构、新材料、新工艺的出现,永磁直流电动机的磁路结构和参数计算更加复杂,传统的磁路设计方法难以保证设计的准确性。为此,本文采用场路结合的思想,对永磁直流电动机进行了分析计算和优化设计,其主要工作和取得的成果如下。首先,分析并建立了求解永磁直流电动机电磁场的有限元模型,分别计算了空载漏磁系数、气隙系数、电枢计算长度和计算极弧系数,给出了磁极偏心时的计算极弧系数变化曲线,为更加精确地进行电磁设计奠定了基础;第二,在分析齿槽转矩产生机理的基础上,提出了1种永磁电机齿槽转矩计算的新方法,并通过与实验数据的对比,验证了该方法的正确性;第叁,利用电磁场有限元计算,对磁极削角方式抑制齿槽转矩的效果进行了研究,结果表明,最佳削角方式可削弱齿槽转矩达79%;第四,对偏心磁极结构对电枢反应的影响进行了研究,发现采用偏心磁极可以抑制电枢反应引起的气隙磁场畸变,减小最大片间电压,但并不能减小换向区域的气隙磁密;最后,分析并建立了永磁直流电动机的优化设计模型,并应用粒子群算法研发了相应的优化设计软件,实现了永磁直流电动机的高效率和低成本优化。本文的研究工作对改善永磁直流电动机参数和性能计算的准确性,探讨采用不同永磁结构削弱齿槽转矩、抑制电枢反应的效果,以及提高整机性价比等方面具有参考价值。
丁旭玮, 林瑞全[8]2010年在《Ansoft软件在无刷永磁直流电动机优化设计中的应用》文中提出本文利用Ansoft软件对无刷永磁直流电动机的主要电磁参数进行估算,确定电机本体的定转子结构参数和绕组参数后,利用RMxprt模块对电机进行优化设计。按照给定技术性能指标,通过对电动机的电枢绕组线径、极弧系数、气隙长度的分析,得到优化数据信息,确定了电机最优电磁参数结果。
谢昱良[9]2016年在《风机用永磁无刷直流电机的设计与分析》文中研究表明风机流量调节的传统方法是人为调节风路的阻力,这种传统方法不仅浪费了宝贵的能源,而且调节精度差,无法满足现代化工业生产及服务等方面的要求。当前大部分风机采用异步电动机驱动,其缺点是无法平滑调节风机的转速,起不到调速节能的效果,并且电机的启动电流对电网冲击比较大,功率因素比较低,增加了电网的无功负荷的负担。变压器上使用的风机数目非常庞大,东莞局有578台主变压器,每台主变上至少搭载15台风机,其中96%的风机均采用异步电机。在实际运行中,由于异步电机效率低,东莞供电局与广东省电力科学研究院合作,开展了《高效永磁无刷直流电机的研制》科研项目,设计和试制了适合变电站大容量主变压器,风机用高效永磁无刷直流电机代替异步电机。本文主要内容包括风机用高效永磁无刷直流电机主要尺寸的确定、转子磁路结构的选择、极弧系数的选择、偏心距大小的确定等。利用ANSYS/Maxwell软件对风机用高效永磁无刷直流电机进行有限元分析,包括分析气隙磁场、分析永磁体形状对风机用高效永磁无刷直流电机电气性能的影响等。本文涉及的主要研究任务是研发一台额定电压180V、额定功率350W、额定转速为1200r/min的风机用永磁无刷直流电动机。针对该电机的工作特点,选取电机设计的基本参数,确定电机的主要参数(包括主要尺寸),完成电机设计,并探讨槽极配合、极弧系数、永磁体形状对提高风机用高效永磁无刷直流电机效率和减小转矩脉动的影响。针对永磁无刷直流电机存在齿槽转矩的问题,本文通过选择合理分数槽,优化极弧系数,有效的降低了齿槽转矩幅值。本文还给出了样机的试验结果,试验结果表明,本文完成的设计方案是合理的,所采用的方法和措施是有效的,所做的分析是正确的。本文对开展风机用高效永磁无刷直流电机的设计和分析有实用价值。
王延涛[10]2014年在《基于TMS320LF2407A的无刷直流电机控制系统的研究》文中研究表明本论文来源于山西省自然科学基金项目“变频器供电时永磁同步电动机转矩脉动的减小及优化设计”。永磁无刷直流电机(Brushless DC Motor)是伴随着高性能永磁材料、电力电子技术、现代控制理论、数字信号处理技术的发展而出现的一种新型的机电一体化产品。它具有运行效率高、适应能力强、启动转矩大、调速平滑范围广、重量轻和体积小等优点,在航空航天、家用电器、办公自动化和交通运输得到了广泛的应用。本文在以TI公司生产的TMS320LF2407A数字信号处理器为控制器的实验平台,以一台额定电压12V,额定功率120W、4相7对极的永磁无刷直流电机(BLDCM)为控制对象,设计了一套利用霍尔位置传感器检测电机转子的位置信号的永磁无刷直流电机控制系统。经过反复的实验证明控制系统控制效果良好,电机运行平稳,达到了预期的设计目标。论文主要包括四部分内容：1、硬件电路设计：以TI公司生产的DSP TMS320LF2407为控制核心器件,设计永磁无刷直流电动机控制系统的硬件电路,其中硬件电路主要由主回路和驱动控制电路组成。主回路主要由直流侧电容、滤波、平波电抗器、限流电路以及换向电路组成；控制回路主要由DSP控制电路、通讯电路、模拟量和数字量输入输出电路、位置信号检测电路、光耦隔离电路、驱动控制电路、电流采样电路以及保护电路组成。2、软件程序设计：利用C语言和汇编语言编写控制程序；程序主要由转子位置信号捕获中断子程序、电流A/D转换子程序、电流和转速调节子程序、系统功率保护中断子程序组成。3、实验调试：在CCS环境里面对程序进行调试,然后硬件和软件联合调试,通过反复的实验不断地完善电机的控制系统。4、转矩脉动减小的研究：本文采用两种方式减小电机的转矩脉动；首先从电机本体出发,运用遗传算法,在Visual Basic6.0环境中,编写了适用于永磁无刷直流电机减小转矩脉动的优化设计程序；并对优化前后永磁无刷直流电机的数据进行对比。然后,选取最适宜本文的脉宽调制技术,通过改变占空比来比较转矩脉动。
参考文献：
[1]. 无刷直流电动机优化设计和参数分析[D]. 陈中. 合肥工业大学. 2004
[2]. 无刷直流电动机优化设计的研究[D]. 魏巍. 上海海事大学. 2007
[3]. 永磁无刷直流电动机优化设计和转矩脉动抑制[D]. 钱强. 太原理工大学. 2010
[4]. 电励磁双凸极无刷直流电动机的优化设计[D]. 周宇. 南京航空航天大学. 2015
[5]. 永磁电机的设计与分析[D]. 王玮. 南京理工大学. 2014
[6]. 永磁无刷直流电动机的设计和仿真研究[D]. 孙晓霞. 浙江大学. 2006
[7]. 基于场路结合的永磁直流电动机优化设计[D]. 辛懋. 重庆大学. 2008
[8]. Ansoft软件在无刷永磁直流电动机优化设计中的应用[J]. 丁旭玮, 林瑞全. 机电技术. 2010
[9]. 风机用永磁无刷直流电机的设计与分析[D]. 谢昱良. 广东工业大学. 2016
[10]. 基于TMS320LF2407A的无刷直流电机控制系统的研究[D]. 王延涛. 太原理工大学. 2014
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