堆垛机用近极槽直驱永磁电机研究

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随着社会的物流行业的快速发展,对自动化的要求越来越高,立体化仓库的应用越来越广泛。在自动化立体仓库中,货物输送装置一般由堆垛机、输送线以及自动导引小车等构成,其中堆垛机是库内运行频率最高的设备。传统的堆垛机驱动采用异步电机加减速机驱动方式,存在效率低、精度差、运行不可靠等问题。低速直驱永磁电机具有效率高,低速转矩大,不需要减速齿轮箱等优点。因此本文以立体化仓库用堆垛机为研究背景,设计了一台堆垛机用低速直驱永磁电机。对所设计的电机进行了电磁、损耗及温度场等方面的分析,主要进行了以下几个方面的研究:(1)查阅了近极槽直驱永磁电机的结构设计、齿槽转矩计算、温升和损耗的计算以及永磁电机在自动化仓库中应用的国内外文献。根据堆垛机对驱动电机的实际要求,利用磁路的方法,确定了电机的主要尺寸,电机的绕组及转子结构,并分析了不同极槽配比下的电机性能。(2)针对近极槽直驱永磁电机固有的齿槽转矩大的问题,应用有限元软件对影响电机齿槽转矩的主要因素进行了分析。具体内容为:不同极槽配比对齿槽转矩的影响;极弧系数对齿槽转矩的影响;不同极弧系数对齿槽转矩的影响;斜槽对电机齿槽转矩的影响。根据分析结果对电机进行了优化,然后对优化后的电机进行了反电势、气隙磁密、转矩等电机性能的仿真验证,确定了电机最终结构。(3)由于直驱永磁电机在堆垛机中都是使用变频器驱动的,本文利用Matlab软件模拟出变频器供电情况下的电机电流波形,然后将该波形导入Maxwell中计算出电机在变频器供电情况下的损耗。考虑到电机在堆垛机的实际应用情况,电机采用自然冷却的方式。根据计算出的损耗对电机进行了温度场仿真分析,分析结果表明所设计的电机方案在温升上满足使用要求。
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随着煤炭、石油等能源消耗以及日益加剧的环境恶化问题,发展可再生能源显得十分关键。风力发电具有成本低、无污染、经济性显著等突出优点,被许多国家广泛使用。然而,由于风的不确定性和随机性,给发电系统调度带来很大的困难。为克服风电对电网安全运行产生影响,机组组合优化问题是研究热点。考虑风电的随机性和不确定性,本文在分析火电机组的出力特性的基础上,构建了风火机组组合优化模型,并对目标函数和约束条件进行了探讨