電動(dòng)閥門用開關(guān)磁阻電機(jī)設(shè)計(jì)與優(yōu)化.pdf

1、閥門電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)閥門程控、自控和遙控不可缺少的設(shè)備，其原始動(dòng)力一般由電動(dòng)機(jī)提供，高智能、高可靠性的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)一直是研究熱點(diǎn)。開關(guān)磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、啟動(dòng)性能好、可控參數(shù)多、并且結(jié)構(gòu)堅(jiān)固可用于惡劣工況中，運(yùn)用在電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)上具有很大優(yōu)勢。但開關(guān)磁阻電機(jī)的定轉(zhuǎn)子均為凸極結(jié)構(gòu)，供電電源為開關(guān)形式，運(yùn)行時(shí)內(nèi)部磁場飽和、具有非線性特性，給電機(jī)設(shè)計(jì)帶來一定的困難，傳統(tǒng)電機(jī)設(shè)計(jì)方法不足以完成開關(guān)磁阻電機(jī)設(shè)計(jì)。論文針對閥門用開關(guān)磁阻電機(jī)

2、設(shè)計(jì)和優(yōu)化方法進(jìn)行探究，主要取得如下研究成果:
　　 首先，論文概述了閥門電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和開關(guān)磁阻電機(jī)的國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r，分析了開關(guān)磁阻電機(jī)的特點(diǎn)及其應(yīng)用在閥門電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的優(yōu)勢，并對開關(guān)磁阻電機(jī)的工作原理以及數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了詳細(xì)分析。結(jié)合數(shù)學(xué)模型分析了開關(guān)磁阻電機(jī)參數(shù)的設(shè)計(jì)方法，給出各部分結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計(jì)原則，并且結(jié)合傳統(tǒng)電機(jī)設(shè)計(jì)方法和CAD技術(shù)，總結(jié)了一套電機(jī)設(shè)計(jì)流程。流程基于Ansoft軟件中的RMxprt模塊和Maxwell2

3、D模塊，并充分結(jié)合了開關(guān)磁阻電機(jī)設(shè)計(jì)的線性方法和非線性方法的特點(diǎn)，使得設(shè)計(jì)過程高效、快捷。運(yùn)用所述設(shè)計(jì)流程和設(shè)計(jì)原則設(shè)計(jì)完成了一臺(tái)樣機(jī)的基本參數(shù)，并進(jìn)行了簡要的磁路參數(shù)分析。
　　 其次，為了獲得更好的電機(jī)性能，對樣機(jī)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，有限元仿真研究各部分參數(shù)對電機(jī)啟動(dòng)性能的影響。并且在開關(guān)磁阻電機(jī)常規(guī)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，根據(jù)磁路優(yōu)化和實(shí)際工藝需求，對定轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì):在不影響實(shí)際應(yīng)用槽面積的基礎(chǔ)上，對定轉(zhuǎn)子齒根進(jìn)行圓角設(shè)計(jì)，減

4、小齒根局部磁場飽和現(xiàn)象的發(fā)生，提高了電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩和齒部強(qiáng)度;對定子嵌放槽楔的三種方法分別進(jìn)行比較研究，最終選擇齒部增加極靴的方法，不但方便嵌放槽楔和固定繞組，而且在一定程度上降低因?yàn)殡姍C(jī)啟動(dòng)運(yùn)行過程中轉(zhuǎn)矩突變而導(dǎo)致的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。
　　 最后，對優(yōu)化后的電機(jī)，進(jìn)行了啟動(dòng)狀態(tài)和額定狀態(tài)的動(dòng)態(tài)仿真，仿真結(jié)果表明樣機(jī)啟動(dòng)狀態(tài)及額定狀態(tài)均滿足閥門電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工況要求。同時(shí)，還對優(yōu)化后的樣機(jī)進(jìn)行了試驗(yàn)研究，試驗(yàn)結(jié)果證明了樣機(jī)在啟動(dòng)狀態(tài)滿足閥