电涡流式开关磁阻电机转子位置传感器研究

摘要

开关磁阻电机以其结构简单、工作环境适应性好等突出优点而得到大力发展，位置检测是开关磁阻电机控制系统中非常重要的一个环节，位置检测器实时检测电机转子位置信号和转速信号并用于电机控制，保证电机的正常运行。开关磁阻电机位置检测有直接位置检测和间接位置检测两种。由于间接位置检测的电气函数关系比较复杂，位置信号求解困难，因此在实际应用中仍大多使用直接位置检测。直接位置检测使用的传感器主要包括光电式、霍尔式与电磁式。在实际使用中，光电式传感器不适合油污和高温等工作环境；霍尔式传感器不合适高温环境，且受电磁干扰较严重；电磁式旋转变压器适用于高温环境、检测精度较高，但是价格高、体积重量大；而电磁式电涡流传感器适用于高温环境，且体积小重量轻、检测精度较高，因而本文选择电涡流传感器作为检测开关磁阻电机位置检测的传感器。
　　电涡流传感器已广泛应用在各行各业中，比如无损检测、位移检测等场合。关于电涡流传感器检测电机位置信号的研究几乎没有，因而本课题具有较大的研究意义。本文通过理论解析、数值分析、试验验证三种方法研究电涡流传感器检测开关磁阻电机转子位置信号时的电磁特性以及输出特性。首先利用理论解析分析电涡流传感器检测电机转子位置信号输出特性与位置检测系统参数之间的关系，其次利用有限元仿真软件ANSYS建立电涡流传感器检测开关磁阻电机转子位置信号的三维模型，并验证方法的可行性。在建立的有限元模型的基础上，分析各参数，比如激励信号、探头线圈尺寸、位置盘等相关参数对电涡流传感器的输出阻抗特性以及检测灵敏度的影响，得到输出阻抗以及检测灵敏度随各参数变化的趋势，作为优化设计电涡流传感器的主要依据。最后通过制作电涡流传感器、搭建电涡流传感器检测电机转子位置信号的实验平台验证理论解析与数值分析的正确性。

目录

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注释表

第一章 绪论

1.1课题研究背景与意义

1.2 电涡流传感器研究现状与发展趋势

1.3 课题研究内容与创新点

1.4 论文简介

第二章 电涡流传感器与有限元基本理论

2.1 电涡流传感器的工作原理

2.2 带磁芯的电涡流传感器理论研究

2.3 电涡流传感器用于开关磁阻电机位置检测

2.4 电磁场基本理论

2.5 有限元分析基本理论

第三章 电涡流传感器检测电机位置信号有限元模型

3.1 电涡流传感器三维有限元模型

3.2加载和求解

3.3后处理

3.4仿真结果分析

第四章 电涡流传感器性能影响因素分析

4.1 激励信号对电涡流传感器性能的影响

4.2 磁芯对电涡流传感器性能的影响

4.3探头线圈参数对电涡流传感器性能的影响

4.4 检测距离对电涡流传感器性能的影响

4.5 位置盘对电涡流传感器性能的影响

4.6优化设计电涡流传感器探头线圈

第五章 电涡流传感器检测性能实验验证

5.1 搭建实验平台

5.2 制作电涡流传感器探头线圈

5.3 选取实验用位置盘

5.4 实验验证各参数对电涡流传感器性能的影响

5.5实验总结

第六章 总结与展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文

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