新型直驱电机检测控制系统分析

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1、浙江大学硕上学位论文第一章所谓直驱【3】就是将新型旋转电机或直线电机直接耦合或连接从动负载实现驱动。它取消了系统的许多中间环节，使系统结构简化，具有高效低耗等优点。作为直驱技术最主要和关键的部分即为直驱旋转电机(DDR)和直驱直线电机(DDL)，直驱电机要在直驱系统中得到很好的应用则必须根据不同的系统和工况进行创新设计。本项目检测内容之一是在提出了一种复式三维直驱电动机(DDR)，该机由2个左右对称的新盘面电机和1个外转子电机创新组合而成，该机的三维空间磁场的机电能量变换更佳，有更高的功率密度输出和运行效率。由该电机的输出端与油田抽油杆直接连接抽油，它不需

2、要传统抽油机中庞大的游梁、驴头、连杆、齿轮减速箱及皮带轮等，新抽油机系统的有功节电50％以上，无功节电70％．90％，综合节电达60％以上。重量和占地面积也减少50％。本项目检测内容之二是提出了特深槽结构(即槽深／槽宽>8)直驱直线电机(DDLl)，该电机的启动力矩大，启动稳定，运行高效。用该电机后的邮政推挂设备取消了链轮链条传动方式，使原需80KW以上电机驱动变成仅需l一3l州即可。1．3新型复合式三维永磁电机概述随着上世纪八十年代初开发出稀土永磁材料NdFeB，永磁同步电机在工业和民用中的应用得到了迅速的发展。永磁电机具有结构简单、体积小、效率高、功率

3、因数好等多项优点【4】。永磁同步旋转电机根据电枢绕组的位置不同，可分为内转子式(常规式)和外转子式。外转子式旋转永磁同步电机较内转子式更容易实现低速大转矩，适用于直接驱动的场合，可以代替高转速电机通过机械减速装置驱动的结构。盘式永磁同步电机的气隙是平面型的，气隙磁场为轴向的，故又称为轴向磁场电机。这种电机轴向尺寸短、重量轻、体积小、结构紧凑。由于定转子对等排列，定子绕组具有良好的散热条件，可获得很高的功率密度。这种电机由于极对数可以做得较多，故亦适用于低速运行的直接驱动场合。将外转子式永磁同步电机与盘式永磁同步电机两种结构型式的电机结合起来，就得到了复合永

4、磁同步电机。它充分利用了外转子式旋转永磁同步电机定子两端面的空间，将两个盘式永磁同步电机的定子与外转子电机的定子固联在一浙江大学硕士学位论文第一章起，转子亦联接为一体。因此，在同样的空间体积下，这种电机较单一的外转子式旋转永磁同步电机或盘式永磁同步电机能产生出更大的电磁转矩。这种电机特别适合低速大转矩驱动的场合，如油田抽油机的驱动、电梯驱动和各种提升设备等。由于采用了直接驱动结构方式，不仅可省去庞大的游梁、驴头和复杂齿轮减速箱，结构大为简化，体积大大减小，提高了系统的整体运行效率，达到了节电的目的。目前，功能单一、自动化程度低、研制周期长、仪器功能难以共享

5、以及升级困难的传统测试仪器已经不能满足永磁同步电机的测试要求。针对新型三维永磁电机低速大力矩，变频调速等特性，和检测系统智能化，自动化等要求，以PC机为主控单元，采用了NI公司的数据采集卡和闭环霍尔电流、电压传感器，以Labview为软件开发平台，设计和实现了新型三维永磁电机检测系统。并提出了基于虚拟仪器的小波分析策略，实现了对电压，电流，拉力的实时精确检测和故障分析。该系统能对新型三维永磁电机进行准确的实时检测。1．4直线电机轨道交通概述轨道交通用直线电机一般分为直线同步电机和直线感应电机两种类型，城市轨道交通中一般使用长定子扁平型直线感应电机(LIM)

6、，简称直线电机【3】。所谓扁平型直线电机，即是一种扁平的矩形结构的直线电机，它有单边型和双边型。直线感应电机的工作原理类似于传统的旋转感应电机。即将旋转感应电机静止的定子(铁芯和绕组)安装在车辆的转向架上，将旋转的转子(感应板)平铺设置在线路轨道的中间。当直线电机的定子绕组通过交流电流时，两部分产生的磁场相互作用，直接推动车辆前进；反之产生斥力，可使车辆制动。改变交流电的电压及频率，就可控制磁场的变化，从而完成列车的起、制动。直线电机交通系统在运营、设备及经济方面具有极高的先进性【5】，与传统的旋转电机驱动具有以下优点：(1)．结构简单，可靠性好，降低造价

7、。(2)．爬坡能力强，适应恶劣天气。(3)．可采用径向转向架。4)．安全，舒适，低噪音，环保。1．5直线电机物流传输系统直线电动机已越来越广泛的作为驱动源，应用于直线交流伺服系统中【61。直4浙江大学硕士学位论文第一章线交流伺服系统与传统的“旋转电动机+滚珠丝杠”传动方式相比，消除了机械传动所带来的一些不良影响，极大地提高了系统的快速反应能力和运动精度。由于系统的参数变动、负载扰动等不确定因素的影响，将直接影响直线电动机的运动控制，增加了控制上的难度。在传动链上机械的简化将导致电气控制上的难度增加，对传感器分辨率和反应能力的有了更高的要求。在高精度微给进的

8、直线交流伺服驱动系统中，对控制的要求则更高。采用直线电机驱动和，实