永磁无刷直流电动机设计优化和集成技术研究

摘要

文章在探讨永磁无刷直流电机的传统磁路法设计模型，并编制相应程序，设计、制造、测试了完整样机的基础上，分析了传磁路法的有效性和局限性。从系统集成角度出发，针对永磁无刷直流电机现代工作平台这一系统工程的特定要求，研究了其适用的永磁无刷直流电机有限元设计自动化技术。该还进一步提出了用人工神经元网络直接计算电机反电热势等电机关键参数的新方法，编制了采用此方法的永磁无刷直流电机性能仿真程序，将其用于永磁无刷直流电机的性能预测。该文首次将遗传算法引入了永磁无刷直流电机优化设计技术。针对永磁无刷直流电机的特点和实际研究特别是控制算法研究的需要，该文提出了研制无刷直流电动机柔性控制系统的构想，给出了其实现方法。讨论了永磁无刷直流电机智能知识库和智能设计助手以及其于Web的数据访问技术等内容，并编制了相应的软件。

目录

文摘

英文文摘

致谢

第一章绪论

1.1永磁无刷直流电机的发展、特点和应用

1.1.1永磁无刷直流电机的发展

1.1.2永磁无刷直流电机的特点

1.1.3永磁无刷直流电机的应用

1.2永磁无刷直流电机研究现状

1.2.1永磁材料

1.2.2永磁电机结构型式的研究

1.2.3电力电子技术及永磁无刷直流电机控制硬件

1.2.4控制理论和技术的研究

1.2.5永磁无刷直流电机扩速研究

1.2.6永磁无刷直流电机转子位置检测技术研究

1.2.7永磁无刷直流电机转矩脉动抑制研究

1.3永磁无刷直流电机CAD技术研究

1.3.1电机CAD的发展与分类

1.3.2我国电机及永磁无刷直流电动机CAD的现状和存在问题

1.4本论文的研究内容

第二章永磁无刷直流电机现代工作平台

2.1概念的提出

2.2基本功能

2.3总体结构

2.3.1硬件构成

2.3.2软件构成

2.4本章小结

第三章基于磁路法的设计基础

3.1引言

3.2永磁无刷直流电机的概念设计

3.2.1无刷电机反电势波形、供电与控制方式的选定

3.2.2初始尺寸的确定

3.3永磁无刷直流电机校核计算

3.4实例与样机系统

3.4.1电机本体

3.4.2控制电路

3.4.3功率电路部分

3.5试验与分析

3.6本章小结

第四章有限元设计自动化技术

4.1基本原理

4.2永磁体的等效处理

4.2.1等效体电流法

4.2.2等效面电流法

4.3有限元自动化的数据模型和数据导入

4.3.1面向对象的数据模型

4.3.2数据导入和导出

4.4网格自动剖分

4.5结果处理和性能计算

4.6本章小结

第五章基于人工神经元网络的传统磁路法改进

5.1引言

5.2人工神经元网络

5.3采用人工神经元网络的磁路法改进

5.3.1样本数据

5.3.2确定网络的类型和结构

5.3.3训练和测试

5.4本章小结

第六章基于遗传算法的永磁无刷直流电机的优化设计

6.1引言

6.2遗传算法原理和特点和一般步骤

6.3永磁无刷直流电动机优化设计的数学模型

6.3.1目标函数的选择

6.3.2设计变量的选取

6.3.3优化设计的约束条件

6.4基因编码与遗传算子设计

6.5适应度函数和个体选择

6.5.1标准适应度函数

6.5.2选择策略

6.6程序编制和计算结果

6.7本章小结

第七章永磁无刷直流电机现代工作平台其它关键技术

7.1基于人工神经元网络的电机仿真技术

7.2智能知识库与智能设计助手

7.3基于WEB的数据访问

7.4柔性控制系统

7.5本章小结

第八章全文总结与展望

参考文献

作者在攻读博士期间发表的学术论文