永磁直流電機換向及其相關問題的研究.pdf

1、直流電機是一種采用電刷裝置使電流進行物理換向的傳統(tǒng)電機。與感應電機、同步電機相比，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，目前在汽車運輸工具、發(fā)電系統(tǒng)、玩具模型制作等等領域上有著廣泛的應用。
　　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、噪聲等機械、化學多方面的故障問題。電機的性能指標也因此直接和換向性能緊密相關。換向是一個集物理、電化學、電磁等多學科內(nèi)容的現(xiàn)象，難以準確描述。隨著直流電機

2、技術經(jīng)濟指標的提高和專用直流電機的研制，現(xiàn)階段換向理論在處理相關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識。
　　本論文主要就永磁直流電機換向的數(shù)學模型以及換向引起相關問題的模型進行了研究。
　　針對一臺汽車風扇用永磁直流電機分別建立了基于Ansoft Maxwell有限元仿真的換向數(shù)學模型和充分考慮電刷接觸電阻的換向數(shù)學模型。前者使用與所有類型的直流電機，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)學模型，本文分別針對了直流電機的電磁傳導干擾、電刷磨損情況和電刷噪聲問題進行了模型研究。根據(jù)傳導干擾測量原理，結(jié)合換向模型和電機EMC高頻仿真模型，建立了直流電機傳導干擾的電路數(shù)學模型。通過和實驗比較驗證了模型的可靠性。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，同時建立了電機常用電刷磨損率的數(shù)據(jù)庫以便查詢。電刷噪聲