小型力矩陀螺的电磁兼容分析和齿槽转矩研究

论文摘要

随着电磁效应设备的广泛应用,带来的电磁环境“污染”也越来越严重,电磁设备、人、自然之间的共存问题越来越突出,人们在电磁兼容和电磁干扰问题的研究上投入的精力不断增多,现代电磁设备的电磁兼容问题已经成为电磁设备设计师们所必须考虑的问题之一。本文考虑的是一个小型力矩陀螺的电磁兼容问题,此小型力矩陀螺结构紧凑,内部电磁环境复杂,控制电机的信号线与电机的电源线固定在一起,相互之间存在着电磁干扰。本文的主要工作就是分析这些导线之间的相互电磁干扰。导线间的电磁干扰一般分为辐射和传导两种干扰方式,本课题导线间的结缘强度比较高,传导干扰非常小,本文主要考虑的是导线间的辐射干扰。对于导线间的辐射干扰是通过建立导线间的电感模型,利用电感模型与导线的电流矩阵计算出导线上的感应电动势,从而计算出导线间的相互干扰。在建立导线的电流矩阵时,由于有些导线的电流波形是不规则的,不能直接给出电流随时间变化的函数,而是通过实验的方法给出的一系列的点,因此在处理上就会涉及到函数拟合的问题。本文利用的是BP人工神经网络对此电流进行拟合的,并分析了三次样条插值、BP神经网络以及RBF神经网络三种拟合方式的基本原理,并分别用这三种拟合方法对正弦函数和本课题用到的电流波形进行了拟合,比较了三种拟合方法的优缺点。随着高磁能密度、高矫顽力的永磁材料相继被发现,永磁电机的应用范围不断扩大。直流无刷永磁电动机具有启动性能好、工作速度范围大、调速性能好、体积小、结构简单、效率高、噪音低等优点,所以直流无刷永磁电动机得到了广泛的应用。但是直流无刷永磁电动机不可避免的具有永磁电机转矩脉动大的缺点,而产生转矩脉动的主要原因是由于永磁电动机齿槽转矩的存在,现在已经开展了非常多的针对减小直流无刷永磁电动机齿槽转矩的研究。本文结合经验公式的方法,并在前人工作的基础上介绍了几种减少直流无刷电动机齿槽转矩的方法,并利用有限元商业软件ANSYS对分数槽法、改变极弧宽度法以及减少槽口宽度三种方法进行了仿真分析,验证了这三种方法在减小齿槽转矩上的作用,并分析了应用这三种方法存在的问题。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题来源和分析对象
• 1.2 课题意义和国内外研究现状
• 1.3 直流无刷永磁电动机的构造和工作原理
• 1.4 本文的主要工作
• 2 电枢电流函数的拟合
• 2.1 三次样条插值
• 2.2 人工神经网络拟合
• 2.3 实际函数拟合与对比分析
• 2.4 本章小结
• 3 导线的电磁兼容分析
• 3.1 模型建立的基本思想
• 3.2 多导线电感计算理论
• 3.3 本课题互感模型的建立
• 3.4 电磁干扰的分析
• 3.5 本章小结
• 4 直流无刷永磁电动机齿槽转矩的有限元分析
• 4.1 齿槽转矩产生的基本原理
• 4.2 齿槽转矩的分析方法
• 4.3 ANSYS 简介
• 4.4 利用ANSYS 建立电机模型
• 4.5 减少齿槽转矩的方法
• 4.6 本章小结
• 5 总结与展望
• 致谢
• 参考文献