电机生产技术对电机控制算法影响的研究.docx

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1、电机生产技术对电机控制算法影响的研究摘要：电动机是当今世界上最常见的能量转换装置之一。能量转换是通过定子磁场和转子磁场之间的相互作用产生的。定子磁场和转子磁场都可以由永磁体或线圈产生。线圈绕组的质量对电机的性能有很大的影响。在电动机控制技术中，绕组电阻也是控制电动机的非常重要的参数。该参数的具体值部分由电机绕组所决定。本文处理了电机生产过程中关键的绕组缠绕问题，并以此为基础分析了其对电机性能以及电机控制算法的影响。关键词：电机生产技术；线圈绕组；电机控制技术Keyword：motorproductiontechnology；coilwinding；motorcontroltechnology1

2、電机生产技术电机线圈的缠绕是电动机生产过程链中最重要的过程步骤（RolandBergerStrategyConultant2022）。因此，对电机绕组的缠绕过程的分析和研究是很有必要的。目前市场上使用的电机线圈缠绕方法是线性缠绕法，飞片卷绕法，针绕法，拉伸法，模具线圈生产和连续发夹缠绕（Fleicheretal.2022）。不同的绕线方法会对电机的性能产生影响。2电机控制技术电机的控制算法已经有了很长时间的发展，这一技术日渐趋于成熟。然而当今的电机控制又对人们提出了新的要求。对节能和效率的追求，是当今电机控制策略中的更为至关重要的目标。这样一来，电机自身的设计和生产技术也就变得更加重要，这也间

3、接促成了电机生产技术的发展。永磁同步电机的特性处于感应电动机和无刷直流电机两者之间。像无刷直流电动机一样，它的转子上有永磁体，而它的定子上分布着铜线绕组。然而，具有绕组的定子结构在电动机的气隙中产生正弦磁通密度，这一点却更为类似于感应电动机。在当今的市场上，永磁同步电动机的设计变得更加优秀，其生产技术也取得了长足的进步。在永磁同步电机的生产过程中，其定子上的线圈的缠绕质量直接决定了永磁同步电机控制算法的准确性。3针绕法缠绕永磁同步电机定子绕组针绕技术的特点是具有高度的灵活性和自动化程度。导线在张力下直接缠绕到定子槽中，因此针绕过程属于直接缠绕方法。如图1所示，不同的缠绕过程也对铜填充率有着重要

4、的影响。铜填充率的增加是不同缠绕技术以及针绕技术的主要生产目标。随着电动机的铜填充率的增加，电动机的效率和功率密度也会提高。在手动绕线的情况下，对铜填充率有影响的绕组设计是必须的。为了能够避免这种额外的设计，针绕技术弥补了手动绕线过程中经常出现的错乱绕组导致铜填充率偏低的缺陷。4数字化控制针绕技术用于针绕线机的机器指令通常被存储于机器代码中，再被传输到机器中。因此，在生成针绕机的机器指令之前，必须生成相应的机器代码文件。在MATLAB中，创建机器代码文件和对现有机器代码文件的编辑是非常简单而有效的。因此，可以用MATLAB中的程序替换传统的Teaching编程方法，以此可以自动和系统地从针绕线

5、机的现有几何数据自动生成机器指令并存储于机器代码之中。在这个过程中一个系统的数字化计算模型是必须的。图2展示了计算模型和实际绕线过程的偏差。在实际中，一个成熟的参数化的计算模型被创建并能够替代生产过程中绝大多数的人工操作，实现了生产过程的自动化，并且在MATLAB中还开发了相应的程序。程序中不只保证了生产过程被完整包括，还确保了一定的灵活性，可以生成相应的测试机器指令。在计算模型中，计算的完整性和高精度都得到了保证。通过计算模型，可以确定生产过程中所有关键位置的坐标，并且可以确定所有相应的机器命令。此外，在计算模型中还增加了一个额外的改进，该改进考虑了针尖的几何形状。在电机面向绕针一侧和电机背向绕针一侧的缠绕过程中，针尖的各个关键点被有区别地选择和对待，从而显著提高了该计算模型中计算的精度。另外，计算模型中所有可能碰撞也进行了分析，从而可以实现计算的完整性和安全性。