電動閥門用開關(guān)磁阻電機設(shè)計與優(yōu)化.pdf

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

2、設(shè)計和優(yōu)化方法進行探究，主要取得如下研究成果:
　　 首先，論文概述了閥門電動執(zhí)行機構(gòu)和開關(guān)磁阻電機的國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r，分析了開關(guān)磁阻電機的特點及其應(yīng)用在閥門電動執(zhí)行機構(gòu)中的優(yōu)勢，并對開關(guān)磁阻電機的工作原理以及數(shù)學(xué)模型進行了詳細分析。結(jié)合數(shù)學(xué)模型分析了開關(guān)磁阻電機參數(shù)的設(shè)計方法，給出各部分結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計原則，并且結(jié)合傳統(tǒng)電機設(shè)計方法和CAD技術(shù)，總結(jié)了一套電機設(shè)計流程。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)磁阻電機設(shè)計的線性方法和非線性方法的特點，使得設(shè)計過程高效、快捷。運用所述設(shè)計流程和設(shè)計原則設(shè)計完成了一臺樣機的基本參數(shù)，并進行了簡要的磁路參數(shù)分析。
　　 其次，為了獲得更好的電機性能，對樣機參數(shù)進行優(yōu)化設(shè)計，有限元仿真研究各部分參數(shù)對電機啟動性能的影響。并且在開關(guān)磁阻電機常規(guī)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，根據(jù)磁路優(yōu)化和實際工藝需求，對定轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計:在不影響實際應(yīng)用槽面積的基礎(chǔ)上，對定轉(zhuǎn)子齒根進行圓角設(shè)計，減

4、小齒根局部磁場飽和現(xiàn)象的發(fā)生，提高了電機輸出轉(zhuǎn)矩和齒部強度;對定子嵌放槽楔的三種方法分別進行比較研究，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為電機啟動運行過程中轉(zhuǎn)矩突變而導(dǎo)致的轉(zhuǎn)矩波動。
　　 最后，對優(yōu)化后的電機，進行了啟動狀態(tài)和額定狀態(tài)的動態(tài)仿真，仿真結(jié)果表明樣機啟動狀態(tài)及額定狀態(tài)均滿足閥門電動執(zhí)行機構(gòu)的工況要求。同時，還對優(yōu)化后的樣機進行了試驗研究，試驗結(jié)果證明了樣機在啟動狀態(tài)滿足閥