基于等效磁路法的轴向永磁电机效率优化设计
基于等效磁路法的轴向永磁电机效率优化设计
发表时间：2018-08-21T13:59:36.733Z 来源：《电力设备》2018年第15期作者：吴伟
[导读] 摘要：近年来，永磁电机因其结构简单、运行可靠、效率高等优点发展迅速，在许多领域得到了广泛研究和应用。
(深圳市科力尔电机有限公司广东深圳 518000)
摘要：近年来，永磁电机因其结构简单、运行可靠、效率高等优点发展迅速，在许多领域得到了广泛研究和应用。本文介绍了等效磁路模型用于磁场和性能计算，论述了电机参数对损耗和效率的影响，并探讨了优化设计一台30kW定子模块化轴向永磁电机，所得计算结果将通过三维有限元进行验证。
关键词：轴向永磁电机；等效磁路；损耗；效率优化
永磁电机无需无功励磁电流，降低了转子损耗，使电机在较宽负载范围内保持较高的效率和功率因数。此外，永磁电机具有结构简单、运行可靠等优点，极大地提高了永磁电机的性能，使其在工农业生产、家用电器、医疗设备、航空航天等各个领域均显示出强大的生命力，具有广阔的应用前景。
一、轴向永磁电机概述
轴向永磁电机(axial flux permanent magnet machine，AFPMM)也称盘式永磁电机，因其结构紧凑、效率高、功率密度大等优点获得越来越多的关注。AFPMM尤其适合应用于电动车辆、可再生能源系统、飞轮储能系统和工业设备等要求高转矩密度和空间紧凑的场合。轴向永磁电机气隙呈平面型，气隙磁场沿轴向分布。法拉第发明的世界上第一台电机就是轴向电机，受材料和工艺水平的限制，轴向永磁电机在此后一段时间未能得到进一步的发展。随着科学技术的进步，新型材料的涌现和工艺水平的改善，为了克服传统圆柱式电机存在的铁心利用率低和冷却困难等问题，轴向永磁电机重新获得重视。目前，轴向永磁电机凭借其在功率密度和效率等方面的优势，已成为电机领域的研究热点。
二、等效磁路模型
等效磁路法适合应用于不同类型的电机电磁设计，本文中由于电机结构的对称性，利用周期性边界条件可研究单元电机模型。等效磁路包含转子铁心、永磁体、气隙及定子铁心四部分。对轴向永磁电机，盘式结构使磁通密度沿径向均匀分布，电机静态特性可简化在平均半径处计算。
图1为一个单独定子铁心模块的等效磁路模型，铁磁材料利用图中黑色标注的非线性磁阻Rt和Rsh以考虑磁路饱和的影响，并通过磁动势源模拟电枢反应，齿槽间漏磁通由磁阻Rs和Rss体现。
图1单个定子铁心模块等效磁路模型
定子铁心相对磁导率随磁通密度而变化，可依据软磁复合材料的磁化曲线进行迭代而考虑磁路饱和现象。
永磁体等效磁路建模过程通过漏磁阻Rmm和Rmg体现相邻永磁体及永磁体和气隙之间漏磁现象。此外，还包括永磁体等效磁动势源Fm 和永磁体磁阻Rm，如图2所示。同定子铁心建模类似，转子铁心磁路饱和现象也通过非线性磁阻Rr的迭代过程加以考虑。
图2永磁体和转子铁心等效磁路模型
气隙等效磁路模型依据永磁体和定子齿槽间的相对位置分割为若干独立部分，在满足一定计算精度的情况下，假定气隙磁通仅沿着轴向分布而垂直进入定子铁心端面。因此，将各个不同部分的等效磁路结合在一起得到该电机一对磁极下完整的等效磁路模型。
三、损耗分析
效率是电机的一个重要性能指标，取决于运行时电机中所产生的损耗，损耗包括定子和转子铁心中的基本铁耗、绕组铜耗、机械损耗和附加损耗。同时，损耗分析是准确预估电机效率的前提条件，研究电机参数对损耗和效率的影响，对电机优化设计具有指导意义。轴向永磁电机中，绕组铜耗占据电机损耗的较大成分，而其主要产生于绕组端部。因此，分数槽集中绕组因绕组端部短而有助于电机效率的提高，而定转子铁心损耗主要是由永磁体产生类似梯形波磁通密度所造成。另外，分数槽集中绕组磁动势谐波分量较大，永磁体涡流损耗和转子铁心损耗相对比较严重，这部分损耗可结合等效磁路模型所得磁场分布进行计算。
为准确预估电机效率，机械损耗和附加损耗也需要加以考虑，其中，机械损耗包括轴承摩擦损耗和风阻损耗。本文采用等效磁路法分析电机结构参数对效率和损耗的影响，为定子模块化轴向永磁电机效率优化设计奠定基础。对轴向永磁电机，定子外直径D0和内外径比值通常被认为是两个最重要的设计参数，此外，永磁体轴向长度hm和气隙长度g对电机性能的影响也十分显著。因此，本文着重分析了这四个参数在一定范围内变动对损耗和效率的影响。
由额定转矩和转速下等效磁路法计算定子外直径变化对损耗和效率的影响可知，定子外直径减小势必造成定子电流的增加，铜耗增大，而定子外直径增大又因铁心材料使用量增多而造成铁耗的增加，综合考虑，定子外直径适合在158～165mm间取值，以实现效率优化。
内外径比值对轴向永磁电机设计至关重要，相关人员总结出轴向永磁电机内外径比值取值在O.65～0.75之间时，可以获得最优转矩密度。然而，针对不同的电机类型和应用范围，其取值变化差异一般较大。由等效磁路法计算内外径比值对损耗和效率的影响可知，在满足机械强度等条件下， =0.68时可以使电机效率最大。
永磁体的轴向长度直接决定了气隙磁通密度，在一定程度上影响电机损耗和效率。由等效磁路法计算永磁体轴向长度对损耗和效率的影响可知，增加永磁体的轴向长度可以降低铜耗，但定子和转子铁心损耗相对增大，总损耗呈上升趋势，效率反而有所降低。当永磁体轴向长度约为3mm时，电机效率最大，但考虑到永磁体的退磁危险及制造工艺的限制，永磁体轴向长度不宜过小。因此，在牺牲一定效率的情况下，永磁体轴向长度取值为3.5mm或4mm。
此外，由等效磁路法计算气隙长度变化对损耗和效率的影响可知，随着气隙长度的增大，尤其当气隙长度在3mm以下取值时，电机总损耗呈现下降的趋势，电机效率得到有效提升。然而气隙长度超过3mm时，对电机效率没有明显的改善作用，另一方面，气隙长度的增大意味着磁通密度的减小，在一定程度上影响电机的性能。综合考虑，气隙程度适合取值为2.5mm。
四、优化设计
在上述内容利用等效磁路模型探讨电机参数对损耗和效率影响的基础上，对本文某型号定子模块化轴向永磁电机进行效率优化设计，优化过程中保持输出功率恒定，保证电流密度和机械强度在安全运行限度内。输出功率为30kW，允许的最大电流密度不超过8A/mm2，选取定子外直径D0，内外径比值，永磁体轴向长度hm和气隙长度g作为优化设计变量，其余参数与初始方案相同，以实现效率优化设计目
旋耕机刀片
旋耕机刀片是用于农田挠地使用的旋耕机配件，呈刀状，因此称为旋耕机刀片。接下来为您简单介绍使用方法，希望能给您带来一定程度上的帮助。 1、旋耕机刀片运转时人严禁接近旋转部件，旋耕机后面也不得有人，以防万一刀片甩出伤人。 2、检查旋耕机刀片时，必须先切断动力。更换刀片等旋转零件时，必须将拖拉机熄火。 3、耕作时前进的速度，旱田以2～3公里／小时为宜，在已耕翻或耙过的地里以5～7公里／小时为宜，在水田中耕作可适当快些。
切记，速度不可过高，以防止拖拉机超负荷而损坏动力输出轴。 4、旋耕机刀片工作时，拖拉机轮子应走在未耕地上，以免压实已耕地，故需调整拖拉机轮距使其轮子位于旋耕机工作幅内。作业时要注意行走方法，防止拖拉机另一轮子压实已耕地。 5、作业中，如刀轴过多地缠草应及时停车清理，以免增加机具负荷。 6、旋耕时，拖拉机和悬挂部分不准乘人，以防不慎被旋耕机伤害。 7、使用手扶拖拉机旋耕机组时，只有副变速杆放在慢的位置时，才能挂旋耕档。工作中若需倒车，必须将副变速杆放在空档才能挂倒档。旋耕中尽量不使用转向离合器，应用推拉扶手架来纠正方向。地头转弯时，应先减小油门，托起扶手架，再捏转向离合器，不要拐死弯，以防损坏零部件。 8、使用前应检查各部件，尤其要检查旋耕机刀片是否装反和固定螺栓及万向节锁销是否牢靠，发现问题要及时处理，确认稳妥后方可使用。
9、拖拉机起动前，应将旋耕机离合器手柄拨到分离位置。 10、要在提升状态下接合动力，待旋耕机达到预定转速后，机组方可起步，并将旋耕机缓慢降下，使旋耕机刀片入土。严禁在旋耕机刀片入土情况下直接起步，以防旋耕机刀片及相关部件损坏。严禁急速下降旋耕机，旋耕机刀片入土后严禁倒退和转弯。 11、地头转弯未切断动力时，旋耕机不得提升过高，万向节两端传动角度不得超过30度，同时应适当降低发动机转速。转移地块或远距离行走时，应将旋耕机动力切断，并升到一定位置后锁定。 马鞍山恒诺机械有限公司紧邻南京禄口机场，环境优美，交通便利。整个厂区占地20亩，生产车间4000平米，办公楼3000平米。本公司专业研发生产3大系列刀片：钨钢刀片、锋钢刀片以及全钢刀片，主要包括横切螺旋刀、横切直刀、凹口用刀、平口用刀、旋切刀、切刀、切纸刀、三面切书刀、电动切纸刀、封切刀并承接3米整体钨钢刀片；我们研制成功了与国外同等材质的刀具，完全可替代同类进口产品。 我们的定制流程：前期接洽-图纸设计-确认订单-生产加工包装发货-售后保障。公司形成了一套完整的合作流程，愿意以更好地产品质量，合适的价格服务新老客户，合作共赢！
旋耕机刀片安装方法大不同
旋耕机是一种由动力驱动工作部件（旋耕刀）以切碎土壤为主，兼有覆盖翻转土壤的农业机械。旋耕机主要是把土壤弄松丁以后有利于种子的发芽，有利于保持上壤的水分，蓄水保墒。刀片是旋耕机的主要部件，在使用过程中最费的就数刀片了。 为适应农艺要求，不同的刀片安装方法可得到不同的耕作效果。一般情况下，旋耕机刀片的安装有以下几种方法：1．常用的（平作时）刀片安装方法（交错安装法）。从整个轴看左、右弯刀是交错安装的，在同一截面的刀座上安装一左一右两把刀片，这种排列方式耕后地表平整，适于平作。 2．旋耕—开沟联合作业时的安装方法（向外安装法）。从刀轴中间开始，左边全装左弯刀，右边全装右弯刀，刀轴两侧最外端则都装向内弯的刀，这种装法的弯刀具有向两侧抛翻土的作用，中部出现浅沟，可减少开沟的工作量，适于在耕作地中开沟。 3．耕翻畦作田的安装方法（向内安装法）。从刀轴中间开始，两边弯刀全向里弯，从耕后断面图看，地面中间凸起，适用于旋耕畦作田，在机具跨沟耕作时，部分土块抛向沟中达到填沟作用。弯刀安装要有顺序地进行，不要搞错弯刀朝向，一定要刃口切土，禁止刀背入土，以免机具受力过大而损坏机件，及影响耕作质量。确认安装无误后，再拧紧固定螺帽。 旋耕机是利用刀轴上刀片的旋转和前进的复合运动对未耕地和已耕地进行碎土作业。其性能特点是碎土能力强，一次旋耕作业能达到一般犁耕作业几次的综合效果，这样大大缩短了作业时间，有利争抢农时。旋耕后的田地可满足播种或插秧的要求。在使用旋耕机时，如果石头比较多，或者是土质特别板结、特别硬的地方，农户选旋耕机时，就要选刀头加宽的。过去的旋耕机耕200多亩地刀头就报废了，刀头加宽的旋耕机可
永磁同步电机基础知识
（一）PMSM的数学模型 交流电机是一个非线性、强耦合的多变量系统。永磁同步电机的三相绕组分布在定子上，永磁体安装在转子上。在永磁同步电机运行过程中，定子与转子始终处于相对运动状态，永磁体与绕组，绕组与绕组之间相互影响，电磁关系十分复杂，再加上磁路饱和等非线性因素，要建立永磁同步电机精确的数学模型是很困难的。为了简化永磁同步电机的数学模型，我们通常做如下假设： 1）忽略电机的磁路饱和，认为磁路是线性的； 2）不考虑涡流和磁滞损耗； 3）当定子绕组加上三相对称正弦电流时，气隙中只产生正弦分布的磁势，忽略气隙中的高次谐波； 4）驱动开关管和续流二极管为理想元件； 5）忽略齿槽、换向过程和电枢反应等影响。 永磁同步电机的数学模型山电压方程、磁链方程、转矩方程和机械运动方程组成，在两相旋转坐标系下的数学模型如下： （1）电机在两相旋转坐标系中的电压方程如下式所示： 叫=RJd + Ld - — 3趴 at 此 dt 其中，Rs为定子电阻；ud、uq分别为d、q轴上的两相电压；id、iq分别为d、q轴上对应的两相电流；Ld、Lq分别为直轴电感和交轴电感；为电角速度；巾d、Wq 分别为直轴磁链和交轴磁链。 若要获得三相静止坐标系下的电压方程，则需做两相同步旋转坐标系到三相静止坐标系的变换，如下式所示。 / X cos 8 一sin。 （22 、 2 / \ = cos（。一—-sm(8— 3 3 宀 2 2 cos(& + -?r) 一sin(8 + - I 3 3丿 （2）d/q轴磁链方程： 其中，Wf为永磁体产生的磁链，为常数，,而◎=% 是机械角速度，P为同步电机的 极对数，3c为电角速度，eO为空载反电动势，其值为
旋耕机的调整
旋耕机的基本用途是什么：旋耕机是一种由动力驱动工作部件切碎土壤的耕作机械。它是利用刀轴上刀片的旋转和前进的复合运动对未耕地和已耕地进行碎土作业，其性能特点是碎土能力强，一次旋耕能达到一般犁耙几次的效果，旋耕后的田地可满足播种或插秧的要求。 旋耕机与拖拉机如何悬挂连接： 第一，倒车对准悬挂架中部，提升悬挂杆到适当的高度，然后再 倒车，直到能与旋耕机左、右悬挂销连接为止。 第二，第二，先装左边的悬挂杆，再装右边的悬挂杆，因为右边 升降杆有丝杆，能调节长短，装好悬挂杆后再装好插销。 第三，第三，安装上拉杆，插好插销。 第四，第四，安装万向节，插好插销，拔开开口销。 刀轴转速如何选择：有的旋耕机刀轴转速有12个挡位，选用原则是低速用于旱耕和比阻较大的土壤耕作，高速用于水耕及比阻较小的土壤 旋耕机前、后水平如何调整：将旋耕机降到要求耕深时，看万向节的夹角，调节拖拉机悬挂机构的上拉杆，使万向节接近水平，保证万向节及整个机组在有利的条件下工作
耕深如何调整：旋耕机在与有力调节、位调节液压悬挂机构的拖拉机配套时，悬挂机构的使用步骤及注意事项：旋耕时，使用位调节，禁止使用力调节，必须将力调节手柄置于“提升”位置；旋耕机下降，位调节手柄向前下方移动，反之旋耕机上升；当旋耕机达到所需要的耕深后，用定位手轮将位调节手柄挡住，以利于旋耕机每次下降到同样的深度。 旋耕机在与有分置式液压悬挂机构的拖拉机配套时，悬挂机构的使用步骤及注意事项：工作时，分配器手柄置于“浮动”位置；旋耕机入土到适当深度后，将定位卡箍挡块调到一定的位置固定下来；下降旋耕机时，不可使用“压降”位置，以免损坏旋耕机；下降或提升旋耕机时，手柄应迅速扳到浮动或提升位置，不要在“压降”和“中立”位置上停留。 旋耕机的提升高度如何调整：调节拖拉机悬挂机构的上拉杆，调整旋耕机提升高度，在旋耕作业时万向节夹角不准大于10度，在地头转弯时不准大于30度，在田间作业时，在位置调节手柄上限位，限制旋耕机最高提升位置，以免发生意外。 刀轴转速如何选择：有的旋耕机刀轴转速有12个挡位，选用原则是低速用于旱耕和比阻较大的土壤耕作，高速用于水耕及比阻较小的土壤。
永磁电机由磁路计算到瞬态场的仿真步骤
ANSOFT RMxprt自动创建PM BLDC电机Maxwell2D的仿真步骤一、通过RM创建模型，打开模型图界面，在界面上点击右键--------选定Assign Excitation-------选定Set Core Loss... 二、在Set Core Loss点击左键进入以下界面 在Stator和Rotor后面的Core Loss Setting栏复选框点击出现如上图所示√，注意如果是系统定义的软磁材料后面的Defined in Material栏下的小方框里会出现√这表示在定义材料特性时，已经将铁耗计算相关的系数已经定义，可以用于铁耗计算。 三、添加一个求解设置 点击选中项目结构树种中的Analysis下的Setup1，点击右键弹出如左图对话框，点击Properties弹出右图求解器对话框
在对话框General选项下设置求解器的停止时间Stop time通常为电机转过720o电角度（2个电角度周期）所需的时间，如果后处理电流或者转矩的瞬态波形还处于收敛状态，说明需要增加求解时间，可以设置为2.5个电角度周期。瞬态场计算时间步长Time step一般而言越小越好，但过小会延长求解器计算时间，通常按设定的速度转动1o所需要的时间来设置。 接下来设置下图来保存系统需要保存的从开始到停止的中间计算时刻点的模型 在这里，默认的设置为保存三个点的求解模型和相应的计算结果数据，可以修改起点Start、停止点Stop和时间步长Step数据获得更多的时刻点数据，然后点击Add to list增加到计算时刻点列表里，如下图所示 上图设定时间步长为0.001，也就是保存包括0时刻的11个时刻点的数据，这样我们能在在后面观察到0时刻的位置，观察磁钢轴线（D轴）和电机A相轴线的位置关系（在《ANSOFT仿真中的初始位置和编码器零点分析》中会详细讨论。
磁路和磁路定律
第4章磁路和磁路定律 1 磁路与电路的对比 电路与磁路对照表 磁路与电路的不同 1）将磁路与电路对比，这只是定性的，近似的说法。认真研究磁路和电路有重大不相同。电路中，导电体的电阻率与绝缘体的电阻率相差1013位以上，所以在空间泄漏的电流是微乎其微的。磁路中，一般导磁体与空气的磁导体相差不过102-103倍，最优良的磁体的磁导率与空气的磁导率相差不超过106倍。 2）导磁体达到磁饱和以后，磁导率会降到与空气一样所以在空间泄漏的磁通量相当可观。在低矫顽力永磁材料的磁路中，往往泄漏磁通大于有用磁通。 3）磁性材料的性能参数有达5％的误差，加上计算过程中的估算和假定，磁性计算比电路计算困难大，磁路的计算误差在10％，就被认为较满意。但是随着计算机在磁路没计算中的应用，计算精度将会提高。
2 磁路的概念 观察两种现象： a)在通电螺线管内腔的中部，电流产生的磁力线平行无螺线管的轴线，磁场线渐进螺线管两端时 变成的散开的曲线，曲线在螺线管外部空间相接。 如果将一根长铁心插入通电螺线管中，并且让铁心闭合，则泄漏到空间的磁力线很少，由上，我们定义，不管有无铁心，磁力经过的路线，让我们成为磁路。 b)用永磁性作磁源，也产生上述现象。 图1 等效磁路 图1 a)给出了永磁体单独存在时的情况。图b)将永磁体放入软磁体回路的间隙中，磁力线的大部分通过软磁体和永磁体构成的回路。 以上两种也是表示磁回路。图中磁力线密度表示磁通量的密度。广义的讲，磁通量所通过的磁介质的路经叫磁路。磁路是许多以电磁原理作成的机械、器件如电机，电器，磁电式仪表等的主要组成部分之一。各种磁路传递着磁力线，发挥着应有的机能。大多数磁路含有磁性材料和工作气隙，完全由磁性材料构成的闭合磁路的情况也有不少。凡含有空隙的磁路，一部分磁通量作为有用磁场，还有一部分磁通量在空隙的附近泄漏在空间，形成漏磁通。 图2 磁路 3磁路欧姆定律
旋耕机刀轴的优化设计
旋耕机刀轴的优化设计 摘要!针对旋耕机刀轴传统设计的不足.采用现代机械优化设计方法.建立了旋耕机刀轴优化设计的数学模型.并给出了计算实例 关键词:旋耕机刀轴;数学模型;优化设计 1 前言 旋耕机是我国定型生产的主要耕作机械之一,在作业过程中刀轴是主要承载构件,它承受土壤反力和发动机的驱动力矩作用产生弯曲,扭转,剪切等复杂组合变形,且伴随产生激烈的振动,冲击.传统的设计方法往往是按照使用条件下不致破坏的准则,根据作用在刀轴上的载荷采用静强度估算,然后通过加大安全系数的办法来满足强度要求.实际使用中发觉用这种传统的设计准则设计出的刀轴强度过于保守,这对于结构的优化和材料使用的经济性来说不尽合理,在材质和其它情况不变的条件下是否可以减少其结构尺寸?生产厂家(如常州拖拉机厂)希望对这一问题能够从理论上予以解决.为此本文采用机构优化设计方法对旋耕机刀轴进行结构优化设计.提高设计的合理性,为刀轴的改进设计提供理论依据. 2 旋耕机刀轴的应力分析 刀轴工作时每把刀片相间入土,承受弯曲、扭转复合载荷作用，就受弯而言，刀轴的力学模型可简化为一受若干集中载荷作用的简支梁（如图1），集中载荷的位置和角度由刀片的排列 方式确定，刀轴任意载面处的弯矩方程[1] 为： ?? ????? =≤---<≤-=∑∑∑===n j i j i j j j n j j n i x L L x P x P L L L L x x P L L L x M 1 1j 1 1j ),,2,1,()()0()( 图1刀轴的力学模型 根据此弯矩方程再结合刀片排列方式可推出刀轴部)（x=L/2）为危险截面。由第四强度理论可得旋耕机刀轴的最大工作应力： )2(75.012 2 Mn M W += σ 式中：W 为刀轴的抗弯截面模量（34 3 [1()]32 32 d D W D K D π π =-= ）其中M 、Mn 分别为刀轴危险截 面处的弯矩、扭矩。
磁路的基本概念和基本定律
磁路的基本概念和基本定律 在很多电工设备（象变压器、电机、电磁铁等）中，不仅有电路的问题，同时还有磁路的问题，这一章，我们就学习磁的相关知识。 一、磁铁及其性质：人们把物体能够吸引铁、钴等金属及其合金的性质叫做磁性，把具有磁性的物体叫做磁体（磁铁）。磁体两端磁性最强的区域叫磁极。任何磁体都具有两个磁极，而且无论把磁体怎样分割总保持有两个异性磁极，也就是说，N极和S极总是成对出现的。与电荷间的相互作用力相似，磁极间也存在相互的作用力，且同极性相互排斥，异极性相互吸引。 1．1磁场与磁感应线 磁铁周围和电流周围都存在磁场。磁场具有力和能的特征。磁感应线能形象地描述磁场。它们是互不交叉的闭合曲线，在磁体外部有N极指向S极，在磁体内部由S极指向N极，磁感应线上某点的切线方向表示该点的磁场方向，其疏密程度表示磁场的强弱。 1．2描述磁场的物理量： 磁感应强度B：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线所受电磁力F与电流I和导线有效长度L的乘积IL的比值即为该处的磁感应强度，即B＝F/IL，单位：特斯拉。磁感应强度是表示磁场中某点磁场强弱和方向的物理量，它是一个矢量，它与电流之间的方向关系可用右手螺旋定则来确定。 磁通∮：磁感应强度B和与它垂直方向的某一截面积S的乘积，称为通过该面积的磁通，即∮＝BS，由上式可知，磁感应强度在数值上可以看作与磁场方向相垂直的单位面积所通过的磁通，故又称为磁通密度，单位是伏.秒，通常称为“韦”。磁通∮是描述磁场在空间分布的物理量。 磁导率u是说明媒体介质导磁性能的物理量。 1．3定则 电流与其产生磁场的方向可用安培定则（又称右手螺旋法则）来判断。安培定则既适用于判断电流产生的磁场方向，也可用于在已知磁场方向时判断电流的方向。 1.直线电流产生的磁场，以右手拇指的指向表示电流方向，弯曲四指的指向即为磁 场方向。 2.环形电流产生的磁场：以右手弯曲的四指表示电流方向，拇指所指的方向即为磁 场方向。 3．通电导体在磁场内的受力方向，用左手定则来判断。平伸左手，使拇指垂直其余四指，手心正对磁场的方向，四指指向表示电流方向，则拇指的指向就是通电导体的受力方向。可用下式来表示：
【CN209731946U】一种旋耕机刀轴防缠装置【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201920359536.0 (22)申请日 2019.03.21 (73)专利权人 盐城可理斯机械制造有限公司 地址 224700 江苏省盐城市建湖县经济开 发区冠华东路88号 (72)发明人 徐友伟 胡帮友 尤志伟 尤国富 (74)专利代理机构 长沙新裕知识产权代理有限 公司 43210 代理人 赵登高 (51)Int.Cl. A01B 33/12(2006.01) (54)实用新型名称 一种旋耕机刀轴防缠装置 (57)摘要 本实用新型涉及旋耕机技术领域，且公开了 一种旋耕机刀轴防缠装置，包括驱动电机，所述 驱动电机的输出轴上活动连接有转杆，所述转杆 的左端固定连接有第一转轮，所述第一转轮的外 部传动连接有滑带，所述滑带的内部且位于第一 转轮的底部活动连接有第二转轮。该旋耕机刀轴 防缠装置，通过设置驱动电机启动并带动刀轴和 旋转刀齿转动并进行耕地，而内轴杆上的抵杆将 不间断的抵住限位板，从而使防缠刀片在抵杆和 抵压弹簧的带动下不断向刀轴外弹动，从而对刀 轴表面缠绕的杂草进行切除，达到了刀轴防缠绕 的效果，从而有效的解决了刀轴表面缠绕杂草根 导致影响旋耕机的使用效率和对旋耕机的刀轴 造成损伤的问题。权利要求书1页 说明书3页 附图2页CN 209731946 U 2019.12.06 C N 209731946 U
权 利 要 求 书1/1页CN 209731946 U 1.一种旋耕机刀轴防缠装置，包括驱动电机(1)，其特征在于：所述驱动电机(1)的输出轴上活动连接有转杆(2)，所述转杆(2)的左端固定连接有第一转轮(3)，所述第一转轮(3)的外部传动连接有滑带(4)，所述滑带(4)的内部且位于第一转轮(3)的底部活动连接有第二转轮(5)，所述第一转轮(3)的内部活动连接有延伸至第一转轮(3)左侧外部的第一转架(6)，所述第一转架(6)的左侧固定连接有左抵板(7)，所述第二转轮(5)的内部活动连接有延伸至第二转轮(5)左侧外部的第二转架(8)，所述第二转轮(5)的右侧固定连接有刀轴(9)，所述刀轴(9)的外部固定连接有旋转刀齿(10)，所述刀轴(9)的右侧活动连接有限位座(11)，所述限位座(11)的右侧固定连接有限位架(12)，所述限位架(12)的右侧固定连接有右抵板(13)，所述限位座(11)的内部活动连接有内环(14)，所述左抵板(7)的右侧且位于刀轴(9)的内部固定连接有与右抵板(13)左侧固定连接的内轴杆(15)，所述内轴杆(15)的外部固定连接有抵杆(16)，所述抵杆(16)的外部固定连接有抵杆(16)，所述刀轴(9)的内壁上活动连接有限位板(17)，所述限位板(17)的顶部固定连接有延伸至刀轴(9)外部的防缠刀片(18)，所述限位板(17)的外部活动连接有与刀轴(9)内壁上活动连接的抵压弹簧(19)。 2.根据权利要求1所述的一种旋耕机刀轴防缠装置，其特征在于：所述第一转轮(3)、滑带(4)和第二转轮(5)组成传动结构，且第一转轮(3)和第二转轮(5)的内部均开设有与第一转架(6)和第二转架(8)外部活动连接的第一限位槽和第二限位槽。 3.根据权利要求1所述的一种旋耕机刀轴防缠装置，其特征在于：所述刀轴(9)的外形呈圆柱体，所述旋转刀齿(10)的外形呈L形，且刀轴(9)外部的旋转刀齿(10)均匀分布于刀轴(9)的顶部、底部、左侧和右侧。 4.根据权利要求1所述的一种旋耕机刀轴防缠装置，其特征在于：所述内环(14)的外形呈圆柱体，且内环(14)的左侧与刀轴(9)的右侧固定连接，所述刀轴(9)的内部为中空结构，且内环(14)的内部开设有中空槽。 5.根据权利要求1或4所述的一种旋耕机刀轴防缠装置，其特征在于：所述第二转架(8)的内部开设有内部直径大于抵杆(16)外部直径的通槽，且内轴杆(15)的左侧位于通槽内部，而内轴杆(15)的右侧贯穿中空槽并延伸至限位架(12)内部。 6.根据权利要求1所述的一种旋耕机刀轴防缠装置，其特征在于：所述抵杆(16)的顶端为椭圆形，且抵杆(16)均匀分布于内轴杆(15)的正面、背面、左侧和右侧。 7.根据权利要求1所述的一种旋耕机刀轴防缠装置，其特征在于：所述刀轴(9)的内壁上开设有与限位板(17)外部活动连接的内槽，所述防缠刀片(18)均匀分布于刀轴(9)的正面、背面、左侧和右侧，且每个防缠刀片(18)均配设有两个抵压弹簧(19)。 2
永磁同步电机基础的知识
(一) PMSM 的数学模型 交流电机是一个非线性、强耦合的多变量系统。永磁同步电机的三相绕组分布在定子上，永磁体安装在转子上。在永磁同步电机运行过程中，定子与转子始终处于相对运动状态，永磁体与绕组，绕组与绕组之间相互影响，电磁关系十分复杂，再加上磁路饱和等非线性因素，要建立永磁同步电机精确的数学模型是很困难的。为了简化永磁同步电机的数学模型，我们通常做如下假设： 1) 忽略电机的磁路饱和，认为磁路是线性的； 2) 不考虑涡流和磁滞损耗； 3) 当定子绕组加上三相对称正弦电流时，气隙中只产生正弦分布的磁势， 忽略气隙中的高次谐波； 4) 驱动开关管和续流二极管为理想元件； 5) 忽略齿槽、换向过程和电枢反应等影响。 永磁同步电机的数学模型由电压方程、磁链方程、转矩方程和机械运动方程组成，在两相旋转坐标系下的数学模型如下： (l)电机在两相旋转坐标系中的电压方程如下式所示: d d s d d c q q q s q q c d di u R i L dt di u R i L dt ωψωψ?=+-????=++?? 其中，Rs 为定子电阻；ud 、uq 分别为d 、q 轴上的两相电压；id 、iq 分别为d 、q 轴上对应的两相电流；Ld 、Lq 分别为直轴电感和交轴电感；ωc 为电角速度；ψd 、ψq 分别为直轴磁链和交轴磁链。 若要获得三相静止坐标系下的电压方程，则需做两相同步旋转坐标系到三相
静止坐标系的变换，如下式所示。 cos sin 22 cos()sin() 33 22 cos()sin() 33 a d b q c u u u u u θθ θπθπ θπθπ ?? ? - ??? ?? ?? =--- ? ?? ?? ?? ?? ? +-+ ?? (2)d/q轴磁链方程： d d d f q q q L i L i ψψ ψ =+ ?? ? = ?? 其中，ψf为永磁体产生的磁链，为常数，0 f r e ω ψ=，而c r p ω ω=是机械角速度，p为同步电机的极对数，ωc为电角速度，e0为空载反电动势，其值为每项 倍。 (3)转矩方程： 3 2 e d q q d T p i i ψψ ?? =- ?? 把它带入上式可得: 3 () 2 33 () 22 e f q d q d q f q d q d q T p i L L i i p i p L L i i ψ ψ ?? =+- ?? =+- 对于上式，前一项是定子电流和永磁体产生的转矩，称为永磁转矩；后一项是转子突极效应引起的转矩，称为磁阻转矩，若Ld=Lq，则不存在磁阻转矩，此时，转矩方程为： 3 2 e f q t q T p i k i ψ == 这里， t k为转矩常数， 3 2 t f k pψ =。
永磁同步电机,等效磁路法,工作特性曲线
Studies in Synthetic Chemistry 合成化学研究, 2017, 5(2), 7-12 Published Online June 2017 in Hans. https://www.360docs.net/doc/7c14810608.html,/journal/ssc https://https://www.360docs.net/doc/7c14810608.html,/10.12677/ssc.2017.52002 Review on Preparation and Application of WO3 Nanomaterials Qin Zhu, Cheng Huang, Huidan Lu* College of Chemistry and Bioengineering, Guilin University of Technology, Guilin Guangxi Received: May 14th, 2017; accepted: May 30th, 2017; published: Jun. 2nd, 2017 Abstract WO3 is an important n-type semiconductor. WO3 nanomaterials can be widely applied in soler cell, electron device, photocatalysis and sensor fields, due to excellent optical and electrochemical properties. This article reviews the progress on properties, preparation and application of WO3 nanomaterials.Finally, research prospect of WO3 nanomaterials is also presented. Keywords WO3, Property, Preparation, Application WO3纳米材料的制备与应用研究进展 朱琴，黄成，吕慧丹* 桂林理工大学化学与生物工程学院，广西桂林 收稿日期：2017年5月14日；录用日期：2017年5月30日；发布日期：2017年6月2日 摘要 三氧化钨(WO3)是一种重要的n型半导体材料。纳米WO3具有优越的光电性能，在太阳能电池、光电器件、光催化、传感器材料等领域有广泛的应用前景。本文总结了纳米三氧化钨的性质、制备方法和应用进展，并对其研究前景进行了展望。 关键词 三氧化钨，性质，制备，应用 *通讯作者。 文章引用: 朱琴, 黄成, 吕慧丹. WO3纳米材料的制备与应用研究进展[J]. 合成化学研究,2017, 5(2): 7-12.
磁路计算
磁路与电感计算 一个空心螺管线圈，或是带气隙的磁芯线圈，通电流后磁力线分布在它周围的整个空间。对于静止或低频电磁场问题，可以根据电磁理论应用有限元分析软件进行求解，获得精确的结果，但是不能提供简单的、指导性的和直观的物理概念。在开关电源中，为了用较小的磁化电流产生足够大的磁通(或磁通密度)，或在较小的体积中存储较多的能量，经常采用一定形状规格的软磁材料磁芯作为磁通的通路。因磁芯的磁导率比周围空气或其他非磁性物质磁导率大得多，把磁场限制在结构磁系统之内，即磁结构内磁场很强，外面很弱，磁通的绝大部分经过磁芯而形成一个固定的通路。在这种情况下，工程上常常忽略次要因素，只考虑导磁体内磁场或同时考虑较强的外部磁场，使得分析计算简化。通常引入磁路的概念，就可以将复杂的场的分析简化为我们熟知的路的计算。 3.1 磁路的概念 从磁场基本原理知道，磁力线或磁通总是闭合的。磁通和电路中电流一样，总是在低磁阻的通路流通，高磁阻通路磁通较少。 所谓磁路指凡是磁通(或磁力线)经过的闭合路径称为磁路。 3.2 磁路的欧姆定律 以图3.1(a)为例，在一环形磁芯磁导率为μ的磁芯上，环的截面积A ，平均磁路长度为l ，绕有N 匝线圈。在线圈中通入电流I ，在磁芯建立磁通，同时假定环的内径与外径相差很小，环的截面上磁通是均匀的。根据式(1.7)，考虑到式(1.1)和(1.3)有 F NI Hl Bl A l R m === ==μφμφ (3.1) 或 φ=F /R m (3.2) 式中F =NI 是磁动势；而 R m =l A μ (3.3) R m —称为磁路的磁阻，与电阻的表达式相似，正比于路的长度l ， 反比于截面积A 和材料的磁导率μ；其倒数称为磁导 G m m R A l == 1 μ (3.3a) 式(3.1)即为磁路的欧姆定律。在形式上与电路欧姆定律相似， 两者对应关系如表3.1所示。 磁阻的单位在SI 制中为安/韦，或1/亨；在CGS 制中为安/麦。 磁导的单位是磁阻单位的倒数。同理，在磁阻两端的磁位差称为磁压降U m ，即 U m =φR m =BA ×l S μ=Hl (安匝) (3.4) 引入磁路以后，磁路的计算服从于电路的克希荷夫两个基本定律。根据磁路克希菏夫第一定律，磁路中任意节点的磁通之和等于零，即 φ=∑0 (3.5) 根据安培环路定律得到磁路克希菏夫第二定律，沿某一方向的任意闭合回路的磁势的代数和等于磁压降的 代数和 IN R ∑∑=φ (3.6) 或 IN Hl ∑∑= (3.6a) 表3.1 磁电模拟对应关系
新型永磁电机转子磁路结构设计与分析
新型永磁电机转子磁路结构设计与分析 方案计算中采用了二维平面电磁场时步有限元结合场路耦合的方法，采用该计算方法的优点是能够考虑机械运动、导体区域感应涡流产生的集肤效应以及绕组邻近效应的影响，通过合理的简化模型，可以获得较高的计算精度和合理的计算时间[7]。 永磁同步电机电磁场时变问题中的Maxwell方程组表达式为： （2） 当考虑到电机铁芯的饱和因素，则非线性时变运动电磁场问题的偏微分方程表达式[8]为：（3） 式中：A—矢量磁位；Js—外部强加的源电流密度；v—媒质的磁阻率；V—媒质相对坐标系的运动速度；—媒质的电导率。 3 电磁场仿真计算与分析 根据上述分析，针对以上转子磁路结构类型，本文建立了3种磁路结构的模型，分别是表贴式、内置式和本文提出的新磁路结构。 该永磁同步电动机的定子槽数（36槽）及结构尺寸相同。转子采用不同的磁路结构，即表贴式转子磁路结构、内置式转子磁路结构和本文提出的新型磁路结构。转子极数为8极。图3、图4和图5分别为表贴式转子磁路结构、内置式转子磁路结构（转子磁路為一字型结构）、以及本文提出的新型转子磁路结构。 建立有限元仿真模型后，将分别计算3种磁路结构的空载反电动势波形，电机运行转速为1 000rpm，磁钢温度20℃。图6、图7和图8分别是表贴式转子磁路结构的空载反电动势波形、内置式转子磁路结构的空载反电动势波形和本文提出的新型转子结构的空载反电动势
波形。 通过对比图6、图7和图8的有限元仿真计算结果可知，当采用本文提出的新型转子磁路结构时，电机空载反电动势波形具有更高的正弦度，谐波含量最低，其谐波畸变率约为0.3%，远小于表贴式结构的2.6%和内置式转子结构的1.1%。 在空载工况下，对3种磁路结构电机的交直轴电感进行有限元仿真分析，得到电机交、直軸电感随时间的变化波形。计算结果如图9、图10、图11所示。 图9为表贴式转子结构的交直轴电感仿真结果。由于表贴式电机的交直轴磁导近似相等，因此仿真曲线中交直轴电感相近，即电机的凸极率近似为1。由图10可知，内置式电机的交直轴电感相差较大，其凸极率约等于1.5。图11为本文提出的新型转子磁路结构的电感仿真曲线，该结构的凸极率约为1.06，十分接近表贴式转子结构的凸极率，所以该磁路结构的控制方式与表贴式电机基本一致，使电机的控制方式更加简单。 4 试验验证 本文对新型转子磁路结构电机进行设计分析，根据设计参数制作了样机，并对样机的空载反电动势波形以及电机线电感进行试验测试。图12为新型转子结构样机空载反电动势波形。实测反电动势有效值与仿真计算值误差2.6%，满足工程设计要求。 本文通过对新型转子结构样机电感测试，得到样机线电感最大值约为105μH，线电感最小值约为90μH，因此其凸极率约为1.16，远低于内置式电机的凸极率，与表贴式电机的凸极率接近。 5 结论 本文提出了一种新型永磁同步电机转子磁路结构，通过分析得出以下结论。1）本文提出的新型永磁同步电机转子磁路结构，能够实现电机的高速运行，提高了磁钢在高速运行和冲击
基于等效磁路法的轴向永磁电机效率优化设计
基于等效磁路法的轴向永磁电机效率优化设计 发表时间：2018-08-21T13:59:36.733Z 来源：《电力设备》2018年第15期作者：吴伟 [导读] 摘要：近年来，永磁电机因其结构简单、运行可靠、效率高等优点发展迅速，在许多领域得到了广泛研究和应用。 (深圳市科力尔电机有限公司广东深圳 518000) 摘要：近年来，永磁电机因其结构简单、运行可靠、效率高等优点发展迅速，在许多领域得到了广泛研究和应用。本文介绍了等效磁路模型用于磁场和性能计算，论述了电机参数对损耗和效率的影响，并探讨了优化设计一台30kW定子模块化轴向永磁电机，所得计算结果将通过三维有限元进行验证。 关键词：轴向永磁电机；等效磁路；损耗；效率优化 永磁电机无需无功励磁电流，降低了转子损耗，使电机在较宽负载范围内保持较高的效率和功率因数。此外，永磁电机具有结构简单、运行可靠等优点，极大地提高了永磁电机的性能，使其在工农业生产、家用电器、医疗设备、航空航天等各个领域均显示出强大的生命力，具有广阔的应用前景。 一、轴向永磁电机概述 轴向永磁电机(axial flux permanent magnet machine，AFPMM)也称盘式永磁电机，因其结构紧凑、效率高、功率密度大等优点获得越来越多的关注。AFPMM尤其适合应用于电动车辆、可再生能源系统、飞轮储能系统和工业设备等要求高转矩密度和空间紧凑的场合。轴向永磁电机气隙呈平面型，气隙磁场沿轴向分布。法拉第发明的世界上第一台电机就是轴向电机，受材料和工艺水平的限制，轴向永磁电机在此后一段时间未能得到进一步的发展。随着科学技术的进步，新型材料的涌现和工艺水平的改善，为了克服传统圆柱式电机存在的铁心利用率低和冷却困难等问题，轴向永磁电机重新获得重视。目前，轴向永磁电机凭借其在功率密度和效率等方面的优势，已成为电机领域的研究热点。 二、等效磁路模型 等效磁路法适合应用于不同类型的电机电磁设计，本文中由于电机结构的对称性，利用周期性边界条件可研究单元电机模型。等效磁路包含转子铁心、永磁体、气隙及定子铁心四部分。对轴向永磁电机，盘式结构使磁通密度沿径向均匀分布，电机静态特性可简化在平均半径处计算。 图1为一个单独定子铁心模块的等效磁路模型，铁磁材料利用图中黑色标注的非线性磁阻Rt和Rsh以考虑磁路饱和的影响，并通过磁动势源模拟电枢反应，齿槽间漏磁通由磁阻Rs和Rss体现。 图1单个定子铁心模块等效磁路模型 定子铁心相对磁导率随磁通密度而变化，可依据软磁复合材料的磁化曲线进行迭代而考虑磁路饱和现象。 永磁体等效磁路建模过程通过漏磁阻Rmm和Rmg体现相邻永磁体及永磁体和气隙之间漏磁现象。此外，还包括永磁体等效磁动势源Fm 和永磁体磁阻Rm，如图2所示。同定子铁心建模类似，转子铁心磁路饱和现象也通过非线性磁阻Rr的迭代过程加以考虑。 图2永磁体和转子铁心等效磁路模型 气隙等效磁路模型依据永磁体和定子齿槽间的相对位置分割为若干独立部分，在满足一定计算精度的情况下，假定气隙磁通仅沿着轴向分布而垂直进入定子铁心端面。因此，将各个不同部分的等效磁路结合在一起得到该电机一对磁极下完整的等效磁路模型。 三、损耗分析 效率是电机的一个重要性能指标，取决于运行时电机中所产生的损耗，损耗包括定子和转子铁心中的基本铁耗、绕组铜耗、机械损耗和附加损耗。同时，损耗分析是准确预估电机效率的前提条件，研究电机参数对损耗和效率的影响，对电机优化设计具有指导意义。轴向永磁电机中，绕组铜耗占据电机损耗的较大成分，而其主要产生于绕组端部。因此，分数槽集中绕组因绕组端部短而有助于电机效率的提高，而定转子铁心损耗主要是由永磁体产生类似梯形波磁通密度所造成。另外，分数槽集中绕组磁动势谐波分量较大，永磁体涡流损耗和转子铁心损耗相对比较严重，这部分损耗可结合等效磁路模型所得磁场分布进行计算。 为准确预估电机效率，机械损耗和附加损耗也需要加以考虑，其中，机械损耗包括轴承摩擦损耗和风阻损耗。本文采用等效磁路法分析电机结构参数对效率和损耗的影响，为定子模块化轴向永磁电机效率优化设计奠定基础。对轴向永磁电机，定子外直径D0和内外径比值通常被认为是两个最重要的设计参数，此外，永磁体轴向长度hm和气隙长度g对电机性能的影响也十分显著。因此，本文着重分析了这四个参数在一定范围内变动对损耗和效率的影响。 由额定转矩和转速下等效磁路法计算定子外直径变化对损耗和效率的影响可知，定子外直径减小势必造成定子电流的增加，铜耗增大，而定子外直径增大又因铁心材料使用量增多而造成铁耗的增加，综合考虑，定子外直径适合在158～165mm间取值，以实现效率优化。 内外径比值对轴向永磁电机设计至关重要，相关人员总结出轴向永磁电机内外径比值取值在O.65～0.75之间时，可以获得最优转矩密度。然而，针对不同的电机类型和应用范围，其取值变化差异一般较大。由等效磁路法计算内外径比值对损耗和效率的影响可知，在满足机械强度等条件下， =0.68时可以使电机效率最大。 永磁体的轴向长度直接决定了气隙磁通密度，在一定程度上影响电机损耗和效率。由等效磁路法计算永磁体轴向长度对损耗和效率的影响可知，增加永磁体的轴向长度可以降低铜耗，但定子和转子铁心损耗相对增大，总损耗呈上升趋势，效率反而有所降低。当永磁体轴向长度约为3mm时，电机效率最大，但考虑到永磁体的退磁危险及制造工艺的限制，永磁体轴向长度不宜过小。因此，在牺牲一定效率的情况下，永磁体轴向长度取值为3.5mm或4mm。 此外，由等效磁路法计算气隙长度变化对损耗和效率的影响可知，随着气隙长度的增大，尤其当气隙长度在3mm以下取值时，电机总损耗呈现下降的趋势，电机效率得到有效提升。然而气隙长度超过3mm时，对电机效率没有明显的改善作用，另一方面，气隙长度的增大意味着磁通密度的减小，在一定程度上影响电机的性能。综合考虑，气隙程度适合取值为2.5mm。 四、优化设计 在上述内容利用等效磁路模型探讨电机参数对损耗和效率影响的基础上，对本文某型号定子模块化轴向永磁电机进行效率优化设计，优化过程中保持输出功率恒定，保证电流密度和机械强度在安全运行限度内。输出功率为30kW，允许的最大电流密度不超过8A/mm2，选取定子外直径D0，内外径比值，永磁体轴向长度hm和气隙长度g作为优化设计变量，其余参数与初始方案相同，以实现效率优化设计目
磁路和等效磁路
第一章 磁路 和等效磁路 1—1 单回路磁路 磁路中磁势F 与磁通Ф的关系，与电路中欧姆定律一样。当复磁阻为 F Iw Z M =R M +jxM 时Ф= = (1-1) Z M R M +jx M F=IW= Ф(R M +jx M )=Fr+jFa (1-2) Fr=ФR M 是在空气隙d 中磁势降和在磁路中产生磁通的有功磁势总和。Fa=ФX M 是抵偿磁路中W2线圈内损耗和磁路内铁损的无功磁势总和。Fr 与Ф同相，Fa 与Ф成90°。 F=IW ，Fr=IrW ，Fa=IaW (1-3) 在矢量图中，将省去匝数W 。Ir 为磁化电流，Ia 称为损耗电流。I=Ir+jIa 。 今以Ф为参数轴，将图1—2各矢量画在图1—3中，Ф的感应电势为E ，E=4.44f ФW ，且滞后Ф为90°。-E 与线圈电阻r W 的电压降Ir W 之矢量和是外加电压U 。-E 与U 之间的夹角为аw 。因为有损耗存在，就形成了损耗角а。又因为磁路中有损耗和线圈中有电阻r W ，线圈中的电流I ，滞后电压U 不是90°而是θ。 串联回路总损耗为IUcos θ，其中，线圈的有功损耗为I 2r W 。 磁路中的总损耗Pc=EIa ，Ia=Fa/W=ФX M /W ，再将E=4.44f ФW 代入， 得Pc=4.44f Ф2X M , (1-4) 或X M =Pc/4.44f Ф2 (1-5)
1-2 两并联磁路的矢量图 在图1—4两并联磁路中，在Ф1的磁路中有空气隙d 1，在Ф2磁路中有空气隙d 2，d 1> d 2。所以有功磁阻R M1> R M2。在磁路中只要空气隙存在，有功磁阻产主要的，在两磁路的磁势降均为IW 。在Ф1磁路中磁化电流和损耗电流为I r1，和I a1，在Ф2磁路中分别为I r2和I a2。 因此，IW=I r1W+jI a1W (1-6) 和 IW=I r2W+jI a2W 在矢量图中，将W 省去，则变成： I =I r1 +jI a1 (1-7) 和 I =I r2 +jI a2 两磁路的损耗角分别为α 1 和α2。总磁通ФΣU 的损耗角为a ΣU 。这些矢量表示于图1 —6。与图1—3一样U=-E Σ+Ir W 。E Σ滞后ФE Σ为90°，且E Σ=4.44f ФΣW 。总磁通ФΣ是Ф 1 与Ф2的矢量和。有些磁路，因有空气隙存在，磁路损耗不是很大，也可用标量Ф1+Ф2来 代替ФΣ，其误差是不大的。 第二章 感应系电度表工作原理 2—1 电度表的作用原理 在1885年伽利略·弗拉里斯(Galileo Ferraris)提出：在一个自由的可转动的转子(在电度表内就是铝质圆盘)中，有两个相邻的交变磁通穿过，使一个磁通滞后另一个磁通的相位角为ψ，则产生转动力矩，使转子转动。此转动力矩的大小与两磁通的乘积以及两磁通相位ψ的正弦成正比；转动方向是超前磁通指向滞后磁通。这就是著名的弗拉里斯原理，按此原理设计的电度表称为弗拉里斯表，今论证其原理。 电度表驱动元件见图2-1，电流线圈通过负载电流I ，假定产生的电流工作磁通ФI 与电流同相。电压线圈加上线路电压U ，因电压线圈匝数很多，电感很大，假定产生的电压工作磁通ФU 滞后电压90°。并且两工作磁通分别与电压U 和电流I 成正比。
旋耕机的分析与设计
电动旋耕机的分析与设计 ——机械系统设计课程论文 学院：机械电气工程学院 专业：机械设计制造及其自动化 班级：2011级机制（3）班 姓名：刘振潮 学号：201150940 指导老师：倪向东
摘要： 电动旋耕机的设计方案。对旋耕机的国内外情况进行了分析和对比，重点进行了发动机的选择，变速器的设计，部分零件的设计，传动路线的设计以及对旋耕刀轴的设计等。 该机耕深15-20cm，动力由发动机输出经皮带传动，传给变速箱进行减速，二级传动采用链传动。旋耕刀轴的设计采用三段式，中间为空心的圆管钢，两边采用实心轴，可制出轴肩来安装轴承和端盖。装有行走机构和限深铲，耕后地表平整，能够解决以往小型旋耕机功率小、结构复杂、操作麻烦、耕深浅等问题，适合大棚耕整地工艺的要求。 关键词：小型；电动；旋耕； 1研究的目的和意义 棚室生产是一种高投入、高产出的产业，而棚室的生产所需劳动力是从事大田生产的15～20 倍，是从事大地蔬菜生产的 3 倍左右[1]。棚室管理机在棚室生产环节中有着举足轻重的作用，棚室管理机的研制和开发应向一机多功能的方向发展。即一机实现旋耕整地、开沟扶垄、播种、中耕除草、收割、配水泵（喷药、喷雾）及短途运输等项作业。特别是在旋耕整地环节上，一定要实现能够耕整棚室边角地带。 为解决温室大棚生产耕作困难、劳动强度大、效率低、成本高的问题，本文研制开发出一种电动旋耕机械。该机以交流电机为动力，具有动力强、耕作速度快、不排放有害气体、噪声低等优点，同时可起到，使用安全可靠，高效节能，无污染。该机是一种由电动机驱动的土壤耕作机具，其切土、碎土能力强，一次作业能达到犁耙的几次效果，耕后地表平整，松软能满足精耕细作要求，且能抢农时、节省劳力[2]。旋耕机将人工作业的松土、刨茬、捞茬、运茬等工序一次完成，可提高工效倍。据统计菜田如果实现机械化，一台机器顶16个劳动力，使用一台机器节约十六个劳动力，一年一个劳动力需要8000到15000元，每人按8000元算，将节约120000元。菜地机械化后一亩地全年由3茬变成4茬，如果一年增加一茬可增加1.2万元[3]。可见机械化可以解放劳动力同时提高农民收入，减轻劳动强度，提高作业质量。因此，高性能、低功耗、多功能适应我国国情的旋耕机具有广阔的发展前景。 2 旋耕机的现状 我国耕作机械现有产品的机型不多，应用不普遍，多为借用现有的露地用小型耕耘机械，其适应性差，生产效率低，而且作业质量不稳定。我国旋耕机存在的问题是规模小、成本高，“三化”水平低，使用水平低维修成本高，功能单一等问题。近几年针对温室、大棚等特殊耕作环境，国内研制生产了一些小型耕作机械，有的微耕机还设计有多种作业功能，考虑了兼顾露地作业，提高了机械的使用效率。但是由于产品大多存在以下问题，均未能很好的推广：①外形尺寸及结构质量大，操作不灵便。特别是从露地简单转移到大