径向多极磁转子磁通量检测系统设计与测量方法研究

摘要

随着工业的发展，直流无刷电机和永磁同步电机得到大量应用，径向多极磁转子作为其核心部件，市场对它的需求也越来越大。而磁通量作为判断磁转子是否合格的重要标准，目前检测方式多以手工为主，生产效率低，人工成本多，所以研制一种高效、科学测量转子磁通量方法迫在眉睫。在这样的背景下，本文结合山东省重点研发计划项目的具体要求，开发了一套自动检测磁转子磁通量的系统，并对采用的磁转子磁通量测量的方法做了探究。
　　首先，为清楚地了解径向多极转子磁场特性，本文对磁转子磁场分布进行了详细的分析。介绍了永磁体磁化的原理，并以磁荷模型为基础引出径向多极磁转子磁场分布的理论公式，最后通过Ansoft Maxwell仿真工具，建立了磁转子的物理模型，对其进行了静磁场分析，总结了多极径向磁转子在径向方向、周向方向，轴向方向上的磁场强度分布特点，得到的仿真结果，有助于后续检测方法的研究。
　　然后，通过对比常用的三种永磁体磁通量测量方法的适用性，确定采用扁平感应线圈与磁通计组合的方式检测磁转子的磁通量。根据磁转子磁场的分布特点以及基于电子积分的测量原理，分析出测量过程的影响因素:转子到达线圈的位置、进入线圈的速度、进入线圈的角度，接着利用仿真软件Ansoft Maxwell建立了磁转子模型、线圈的模型，测量电路模型，对整个测量方式进行了瞬态仿真，分析了以上影响因素对检测结果的具体影响。
　　最后，搭建了一套基于丝杠传动的合理的磁转子磁通量自动化测量系统。根据磁转子的尺寸以及磁通量测量方法的动作要求，设计了系统的机械结构方案，然后通过设备选型，机械加工，搭建了实验平台，可以完成转子的送检，转子磁通检测的上下、旋转动作，以及自动产品包装要求;接着根据机械结构和硬件电路板，对软件系统进行了设计，从功能分析，框架搭建，界面设计，最后通过软件调试，实现了转子磁通量的在线自动检测，最后对测量方法中影响因素仿真进行了验证实验。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景

1．2 磁通量检测方法国内外研究现状

1．3 主要研究内容

第2章 径向多极磁转子磁场分析

2．1 磁参数定义

2．2 磁化过程

2．3 永磁体取向方式

2．4 径向多极磁转子磁场研究

2．4．1 磁荷模型

2．4．2 径向多极磁转子磁场计算

2．4．3 径向多极磁转子磁场有限元仿真

2．5 本章小结

第3章 磁转子磁通量测量方法研究

3．1 磁通量测量方法原理

3．1．1 电磁感应定律

3．1．2 楞次定律

3．1．3 线圈介绍

3．1．4 磁通计原理

3．2 磁通测量方法影响因素仿真分析

3．2．1 磁转子到达线圈的位置

3．2．2 磁转子进入线圈的角度

3．2．3 磁转子进入线圈的速度

3．3 本章小结

第4章 磁通量检测系统设计

4．1 系统设计

4．2 机械结构设计

4．2．1 机械结构方案

4．2．2 器件选型

4．2．3 平台搭建

4．3 上位机系统软件设计

4．3．1 软件需求分析

4．3．2 软件设计思路

4．3．3 软件设计

4．4 下位机设计

4．4．1 磁通计设计

4．4．2 步进电机控制程序设计

4．5 本章小结

第5章 实验

5．1 实验及数据分析

5．1．1 系统检测磁通实验

5．1．2 磁通量检测方法研究实验

5．2 本章小结

总结与展望

总结

展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术成果

致谢