双定子混合励磁超环面电机的驱动机理及特性研究

基本信息
批准号:51207107
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:26.00
负责人:刘欣
学科分类:
依托单位:天津工业大学
批准年份:2012
结题年份:2015
起止时间:2013-01-01 - 2015-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:杨涛,牛雪娟,董九志,李新荣,李海波,李志猛
关键词:
超环面混合励磁空间电机双定子
结项摘要

Dual-stator toroidal motor with hybrid excitation is a new type of space motor composed of an external-rotor permanent magnet synchronous motor and a toroidal outer stator, which integrates drive decelerator and actuator, and it has the advantages of compact structure and high efficiency, so the motor has more potential application prospect in advancing field such as aerospace, robot control and vehicle guidance. The multi-electromechanical parameters influenc the toroidal motor, and the relations are complex, this application intend to research driving mechanism and characteristics for the dual-stator toroidal motor with hybrid excitation with the theory of electromagnetics and spatial mechanism, including the characteristics of coupling field among elements, the electromagnetic torque between double stators and rotor, the function between power input and output torque, and establishing the theoretical foundation of space electromagnetic coupling analysis. Finite element method is used to analyse the electromagnetic characteristic, no-load characteristic and regulating characteristic, and establishing the characteristic analysis model of the motor, so settling the theoretical foundation for characteristics analysis and control of the motor. Based on the performance test results of the prototype, combining the corresponding control technology, the control experiment will tap the motor potential further. In addition, the basic theory of the study can offer reference to explore drive and control research for the other types of space motor.

双定子混合励磁超环面电机是由外转子永磁同步电机和一个环面外定子组成的一种新型空间电机,它将驱动、减速与执行机构高密度集成,具有结构紧凑、效率高等优点,在航空航天、机器人控制和飞行器制导等前沿技术领域具有潜在的应用前景。影响该超环面电机系统性能的机电参数多,且关系复杂,本项申请拟综合运用电磁学与空间机构力学理论以研究双定子混合励磁超环面电机的驱动机理与特性,包括该电机各组成部分之间存在的耦合场特性、混合励磁的双定子对转子的电磁力矩以及输入功率与输出转矩之间的函数关系,建立空间电磁耦合分析的理论依据;采用有限元方法对所设计电机的电磁特性、空载特性和调节特性进行分析,建立该电机的特性分析研究模型,为该电机特性分析和控制奠定理论基础;针对样机性能测试结果,与相应的控制技术相结合完成样机控制实验,进一步发掘该电机的潜能。此外,本项研究的基础理论尚可为探索其它类型空间电机的驱动和控制研究提供借鉴。

项目摘要

双定子混合励磁超环面电机是由外转子永磁同步电机和一个环面外定子组成的一种新型空间电机,它将驱动、减速与执行机构高密度集成,具有结构紧凑、效率高等优点,在航空航天、机器人控制和飞行器制导等前沿技术领域具有潜在的应用前景。影响该超环面电机系统性能的机电参数多,且关系复杂,本项研究针对双定子混合励磁超环面电机,综合运用电磁学与空间机构力学理论研究了该电机的驱动机理与特性,包括:(1) 超环面电机结构参数对双定子与转子电磁啮合关系的影响、双定子对转子的电磁力矩分析、超环面电机的机电耦合动力学分析、超环面电机控制器的仿真设计和动态响应特性分析;(2) 内定子气隙磁场计算仿真与电磁参数研究、超环面电机特性分析模型研究、等效磁路模型和三维有限元磁场仿真研究;(3) 完成了超环面电机实验样机的安装调试以及该电机系统的电磁参数和特性测试实验。为该混合励磁超环面电机的空间电磁耦合特性与控制理论研究奠定了理论基础。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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