[发明专利]一种基于机电耦合特性的永磁直驱式传动轴参数设计方法

摘要

本发明公开了一种基于机电耦合特性的永磁直驱式传动轴参数设计方法，包括以下步骤：S1：建立大功率永磁电机直接驱动下系统主传动轴的机电耦合动力学模型；S2：数值求解主传动轴机械参数的分岔临界值；S3：分岔临界值邻域内对系统动力学模型进行降维处理；S4：确定分岔临界值邻域内的分岔类型；S5：根据联合仿真效果调整分岔参数临界值，综合输出系统主传动轴参数的设计范围；S6：设计结束。本发明考虑了大功率永磁电机输出特性对刮板机主传动轴机械参数的影响机理，在刮板机轴系扭振不失稳的前提下，得出了刮板机主传动轴机械参数的设计范围，有效地解决了大功率永磁电机直接驱动刮板机形式下带来的扭转振动现象。

主权项

一种基于机电耦合特性的永磁直驱式传动轴参数设计方法，其特征在于，具体包括以下步骤：S1：建立大功率永磁电机(1)直接驱动下系统主传动轴的机电耦合动力学模型，获取系统的动态信息根据拉格朗日—麦克斯韦原理，对大功率永磁电机(1)直接驱动形式的刮板机系统进行分析，建立系统动力学模型，得到大功率永磁电机(1)电气参数与刮板机主传动轴机械参数的机电耦合关系；S2：数值求解主传动轴机械参数的分岔临界值选取刮板机主传动轴(3)刚度系数、阻尼系数为分岔参数，并将系统动力学模型转换为状态方程形式，获取系统的Jacobian矩阵并计算出其Hurwitz行列式，并根据Hurwitz稳定性判据，利用数值计算求解出刮板机主传动轴(3)刚度系数、阻尼系数的分岔临界值；S3：分岔临界值邻域内对系统动力学模型进行降维处理根据步骤S2确定的刮板机主传动轴(3)刚度系数、阻尼系数的分岔临界值，在其邻域内，基于中心流形理论，确定稳定流形参量与中心流形参量的关系式，实现对系统动力学模型的降维；S4：确定分岔临界值邻域内的分岔类型根据步骤S3得到的系统动力学模型的降维结果，依据规范型理论给出分岔临界值分岔类型的判断指标，并将大功率永磁电机电阻、电感、互感、磁势、输出轴转动惯量以及刮板机机头滚筒转动惯量物理参数值代入判断指标中，确定分岔临界值邻域内系统的分岔类型；S5：根据联合仿真效果调整分岔参数临界值，综合输出系统主传动轴参数的设计范围在ADAMS中建立刮板机主传动轴(3)的物理模型，导入到MATLAB/SIMULINK与大功率永磁电机(1)建立联合仿真实验平台，进行机电耦合联合仿真实验，若得到分岔临界值邻域内系统相图与理论分析结果一致，则综合输出刮板机轴系参数设计范围，否则调整分岔参数的临界值，直至联合仿真结果与理论结果一致；S6：设计结束。