永磁直流電機(jī)換向及其相關(guān)問題的研究.pdf

1、直流電機(jī)是一種采用電刷裝置使電流進(jìn)行物理換向的傳統(tǒng)電機(jī)。與感應(yīng)電機(jī)、同步電機(jī)相比，由于其調(diào)速性能優(yōu)秀，起動性能良好，控制簡單，供電質(zhì)量穩(wěn)定，目前在汽車運(yùn)輸工具、發(fā)電系統(tǒng)、玩具模型制作等等領(lǐng)域上有著廣泛的應(yīng)用。
　　但與此同時，由于采用了物理換向，電刷換向器裝置將帶來磨損、電火花、噪聲等機(jī)械、化學(xué)多方面的故障問題。電機(jī)的性能指標(biāo)也因此直接和換向性能緊密相關(guān)。換向是一個集物理、電化學(xué)、電磁等多學(xué)科內(nèi)容的現(xiàn)象，難以準(zhǔn)確描述。隨著直流電機(jī)

2、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的提高和專用直流電機(jī)的研制，現(xiàn)階段換向理論在處理相關(guān)問題時顯得極為乏力。這亟需人們在換向問題上有更深層次的認(rèn)識。
　　本論文主要就永磁直流電機(jī)換向的數(shù)學(xué)模型以及換向引起相關(guān)問題的模型進(jìn)行了研究。
　　針對一臺汽車風(fēng)扇用永磁直流電機(jī)分別建立了基于Ansoft Maxwell有限元仿真的換向數(shù)學(xué)模型和充分考慮電刷接觸電阻的換向數(shù)學(xué)模型。前者使用與所有類型的直流電機(jī)，使用起來方便快捷；后者受電刷類型約束較大，計算過程相

3、對繁瑣，但準(zhǔn)確性較高，適用于精度要求高的場合，比如電火花分析。
　　結(jié)合換向數(shù)學(xué)模型，本文分別針對了直流電機(jī)的電磁傳導(dǎo)干擾、電刷磨損情況和電刷噪聲問題進(jìn)行了模型研究。根據(jù)傳導(dǎo)干擾測量原理，結(jié)合換向模型和電機(jī)EMC高頻仿真模型，建立了直流電機(jī)傳導(dǎo)干擾的電路數(shù)學(xué)模型。通過和實(shí)驗(yàn)比較驗(yàn)證了模型的可靠性。對于電刷磨損問題，本文根據(jù)有限元理論和磨損理論提出了載流情況下的電磨損率計算公式，同時建立了電機(jī)常用電刷磨損率的數(shù)據(jù)庫以便查詢。電刷噪聲