磁阻反应式有限转角电机特性分析
本文选题:磁阻反应式有限转角电机 + 有限元法 ; 参考:《天津大学》2016年硕士论文
【摘要】:现代战机飞行速度快,而跑道长度有限,降落时须打开阻力伞减速;速度较低时必须释放阻力伞。释放阻力伞的抛伞机构俗称阻力伞锁。国内早期的阻力伞锁多采用液压或气压系统控制的机械结构,体积和质量大,可靠性较差。而采用磁阻反应式有限转角电机实现电触发的阻力伞锁结构简单,体积小,质量轻,转矩大,运行可靠。磁阻反应式有限转角电机与单相开关磁阻电机类似,遵循“磁阻最小原理”工作,即磁力线总是沿磁阻最小路径闭合,磁力线扭曲产生切向力而产生电磁转矩。与一般开关磁阻不同的是,磁阻反应式有限转角电机定、转子齿数相同,都是8个,因此可以产生8倍的转矩;其绕组形式也不像普通电机在定子齿上沿电机轴向绕制,而是在定转子之间的线圈支架上沿径向绕制。定子外侧,靠近定子槽的位置装有限位调整螺栓,可以调节转子初始位置,并限制转子转动角度。径向对称的两个转子槽间装有两个复位扭转弹簧,扭簧一端搭在转子齿上,将扭簧扭转一定角度后,另一端打在定子槽设计的定位槽中。扭簧所形成的初始转矩可以固定转子的初始位置。本文首先介绍了磁阻反应式有限转角电机的主要结构及工作原理,分析了电机的三维磁路,并用代角法计算了主气隙磁导。根据虚功原理分析了电机的矩角特性。并利用有限元仿真软件进行三维电磁场仿真,得到了磁链、电感、转矩分别与电流和转子位置角的三维曲面图,进行对比验证。为了得到电机动态特性,根据非线性磁参数法,建立了电机的数学模型。将电机的磁化曲线取反,与之前求解的矩角特性一起带入数学模型中。采用四阶Runge-Kutta法和有限元法求解方程,得到线圈电流、转矩、转子位置角等参数的动态特性曲线。同时,进行了相关实验,将实验结果与仿真结果进行比较,结果证明模型和求解的正确性。
[Abstract]:Modern fighter planes fly fast and the runway length is limited. When landing, the drag parachute must be opened to slow down; when the speed is low, the drag umbrella must be released. The parachute-throwing mechanism that releases the resistance umbrella is commonly known as the resistance umbrella lock. In the early stage of the domestic resistance umbrella lock, the mechanical structure controlled by hydraulic or pneumatic system is mostly used, which has large volume and mass and poor reliability. The resistance umbrella lock with magnetoresistive reaction type finite angle motor is simple in structure, small in volume, light in mass, large in torque and reliable in operation. The magnetoresistive response motor with finite rotation angle is similar to the single-phase switched reluctance motor. It follows the principle of minimum magnetoresistance, that is, the magnetic force line is always closed along the minimum magnetoresistive path, and the torsion of the magnetic field line produces tangential force and electromagnetic torque. Different from the general switched reluctance, the magnetoresistive reaction type finite rotation angle motor has the same number of teeth and eight rotor teeth, so it can produce 8 times the torque, and its winding form is not like that of the ordinary motor winding along the stator teeth along the axis of the electric machine. Instead, the coil support between the stator and rotor is wound in radial direction. On the outside of the stator, the position near the stator slot is equipped with a limit adjustment bolt, which can adjust the initial position of the rotor and limit the rotation angle of the rotor. Two resetting torsion springs are arranged between the two rotors with radial symmetry. One end of the torsion spring is lapped on the rotor teeth. After torsion of the torsion spring is fixed at a certain angle, the other end is placed in the positioning slot designed by the stator slot. The initial torque formed by the torsion spring can fix the initial position of the rotor. In this paper, the main structure and working principle of the magnetoresistive reaction type finite rotation motor are introduced, the three dimensional magnetic circuit of the motor is analyzed, and the main air gap magnetic conductance is calculated by the substitute angle method. According to the principle of virtual work, the moment angle characteristic of motor is analyzed. The 3D surface diagram of flux, inductance and torque with current and rotor position angle is obtained by using finite element simulation software, and the results are compared and verified. In order to obtain the dynamic characteristics of the motor, the mathematical model of the motor is established according to the nonlinear magnetic parameter method. The magnetization curve of the motor is reversed and brought into the mathematical model together with the moment angle characteristic solved before. The four order Runge-Kutta method and the finite element method are used to solve the equations, and the dynamic characteristic curves of coil current, torque and rotor position angle are obtained. At the same time, the experimental results are compared with the simulation results, and the results show that the model and the solution are correct.
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:V271.4;V24
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,本文编号:1822960
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