CN107704651A - 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 - Google Patents
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Abstract
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。
Description
技术领域
本发明涉及一种传动轴参数设计方法，具体是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，属于矿用刮板机设计技术领域。
背景技术
刮板输送机是目前综采工作面的主要设备之一，是实现采煤工作面运、装、卸煤的机械化、自动化的基本保证。传统的刮板输送机传动系统为“异步电机+减速器”的传动方式，并且为了实现软启动和具有较强的过载能力，在异步电机和减速器之间增加液力偶合器、限矩摩擦离合器、调速偶合器等软启动装备，这种机电传动方式传动线路长，传动环节多，很容易出现诸多故障并且传动效率较低。采用大功率永磁电机直接驱动刮板机滚筒可以有效减少系统传动环节，达到有效提高系统工作可靠性和减少能耗的目的，有效解决现有“异步电机+减速器”传动方式存在的问题。但是由于刮板输送机作业环境恶劣、作业工况复杂，在运输作业过程中滚筒负载力矩和电动机电磁转矩的联合作用下，将导致系统连接轴产生扭转振动，并且由于采用大功率永磁电机直接驱动刮板机滚筒，省去了中间传动机构，系统连接轴所传递的扭矩将会显著变大，其扭转振动现象将更加明显。因此，对这种新型传动形式下刮板机主传动轴系的设计提出了更高的要求。
传统的传动轴机械参数设计方法，一般基于静力学方法考虑，采用材料力学相关知识对传动轴扭转强度和临界转速进行校核，确定安全系数。如中国专利CN201410092965.8公开了一种高扭转刚度传动轴的轻量化设计方法，即是验证传动轴材料的许用扭转强度来进行相关机械参数的设计。但是矿用刮板机在运行过程中，会出现煤壁片帮、运煤量过大、刮板链卡死等恶劣工况，这就要求刮板机传动轴具有良好的动态特性。并且采用大功率永磁电机直接驱动刮板机滚筒，永磁电机与刮板机传动轴之间的机电耦合效应将更加明显，一方面，电机输出运动的变化会影响刮板机传动轴的动态特性，另一方面刮板机传动轴所受外部负载扰动同样会传递到电机输出轴上，对电机的安全稳定运行产生了很大的影响，具体表现为刮板机传动轴的机电耦合扭振。通过以上分析可以看出，在对大功率永磁电机直接驱动形式的刮板机传动轴机械参数进行优化设计时，不仅要考虑传动轴本身的动态特性，还需要确保大功率永磁电机的安全可靠运行。而传统的传动轴机械参数设计方法，仅考虑到传动轴本身的动态特性，而未考虑永磁电机与刮板机传动轴机电耦合效应的影响，因此，按照传统的传动轴机械参数设计方法来设计刮板机主传动轴系，刮板机传动轴动态特性较低，仍然无法解决大功率永磁电机直接驱动刮板机时，所带来的扭转振动现象的技术问题，从而无法保障大功率永磁电机运行的安全性和可靠性，大大缩短了大功率永磁电机的使用寿命。
发明内容
本发明的目的是提供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，综合考虑永磁电机与刮板机传动轴机电耦合效应的影响，以刮板传动轴机电耦合扭振为动态设计指标，避免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，最终实现在保证大功率永磁电机安全稳定运行的基础上刮板机传动轴的高动态特性，保证大功率永磁电机运行的安全性和可靠性，延长大功率永磁电机的使用寿命。
为实现上述目的，本发明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，获取系统的动态信息
根据拉格朗日—麦克斯韦原理，对大功率永磁电机直接驱动形式的矿用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电气参数与矿用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矿用刮板机主传动轴刚度系数、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确定的矿用刮板机主传动轴刚度系数、阻尼系数的分岔临界值，在其邻域内，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中建立矿用刮板机传动轴的物理模型，导入到MATLAB/SIMULINK与大功率永磁电机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。
进一步，步骤S1中的动力学模型为：
式中：J1、J2分别表示大功率永磁电机输出轴与刮板机机头滚筒转动惯量；K、C分别表示刮板机主传动轴扭转刚度与阻尼系数；θ1、θ2分别表示大功率永磁电机转角及刮板机机头滚筒转角；ia、ib、ic分别表示大功率永磁电机三相定子电流；ua、ub、uc分别表示大功率永磁电机三相定子输入电压；大功率永磁电机电磁转矩为Tm；Tl为刮板机机头滚筒负载转矩；La、Lb、LC表示大功率永磁电机三相定子电感；H表示大功率永磁电机三相定子互感；Ra、Rb、Rc表示大功率永磁电机三相定子电阻，ψf表示大功率永磁电机转子磁链。
进一步，步骤S2中系统动力学模型转换为状态方程形式如下：
令La＝Lb＝LC＝L，Ra＝Rb＝Rc＝R；
式中：
式中，
进一步，步骤S3中的稳定流形参量与中心流形参量的关系式为：
式中，y1和y2表示中心流形参量，与系统Jacobian矩阵的一对纯虚根特征值对应；y3和y4表示稳定流形参量，与系统Jacobian矩阵的负实根特征值对应。
进一步，步骤S4中依据规范型理论给出的分岔临界值分岔类型的判断指标为：
进一步，步骤S5中联合仿真实验平台包括输入电压幅值单元、输入电压相位单元、输入电压频率单元、三相电压发生器模块、坐标正变换模块、大功率永磁电机模块、坐标反变换模块、刮板机主传动轴子模型、系统相图模块和转矩变换模块；所述三相电压发生器模块输出端与坐标正变换模块输入端连接，所述坐标正变换模块输出端分别与大功率永磁电机模块和坐标反变换模块输入端连接；所述大功率永磁电机模块输出端通过交轴电流和直轴电流与坐标反变换模块输入端连接，并通过转矩变换模块与刮板机主传动轴子模型输入端连接，所述刮板机主传动轴子模型输出端分别与坐标正变换模块、大功率永磁电机模块和系统相图模块输入端连接，最终刮板机主传动轴子模型输出大功率永磁电机转速与刮板机主传动轴转速传送至系统相图模块；其中三相电压发生器模块输入端分别接输入电压幅值单元，输入电压相位单元，输入电压频率单元输出端，三相电压发生器模块输出端输出三相交流电用于驱动大功率永磁电机模块；
其中坐标正变换模块用于将三相交流电转换为两相旋转坐标系上电机交轴与直轴电压；
其中大功率永磁电机模块为大功率永磁电机在两相旋转坐标系上的模型；
其中坐标反变换模块用于实现对两相旋转坐标系上电机交轴与直轴电压及电流到三相静止坐标系上电机三相电压及电流的转换；
其中转矩变换模块用于实现大功率永磁电机交轴电流至其输出转矩的映射；
其中刮板机主动轴子模型为在ADAMS中建立的刮板机主传动轴物理模型的转换模块，输入为大功率永磁电机模块的输出转矩，输出为大功率永磁电机输出转速及转角、刮板机主传动轴输出转速及转角；
其中系统相图模块用于接收刮板机主传动轴子模型输出的大功率永磁电机输出转速与刮板机主传动轴输出转速，并显示出大功率永磁电机输出转速与刮板机主动轴输出转速的关系。
与现有技术相比，本发明在对刮板机传动轴机械参数设计过程中，从全局机电耦合角度出发，考虑了大功率永磁电机输出特性对刮板机传动轴机械参数的影响机理，在刮板机轴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，实现了在保证大功率永磁电机安全稳定运行的基础上刮板机传动轴的高动态特性，为大功率永磁电机在矿用刮板机上的安全可靠运用提供了重要保障，同时延长了大功率永磁电机的使用寿命。
附图说明
图1本发明的系统实施例结构示意图；
图2本发明设计流程图；
图3本发明实施例大功率永磁电机直接驱动的矿用刮板机主传动轴联合仿真实验平台结构示意图；
图4本发明实施例矿用刮板机主传动轴刚度系数设计范围示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种使用本发明方法的具体系统，大功率永磁电机1的输出轴通过联轴器I2与刮板机主传动轴3直接相连，刮板机主传动轴3通过联轴器II4与刮板机滚筒5连接。通过以上连接方式，实现大功率永磁电机1对刮板机滚筒5的直接驱动。通过合理设计刮板机主传动轴3的机械参数，保证大功率永磁电机1直接驱动形式下的刮板机的安全稳定运行。
如图2所示，本发明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，具体步骤流程如下：
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直接驱动的刮板机主传动系统进行全局机电耦合动力学分析，得到大功率永磁电机1电气参数与矿用刮板机主传动轴3机械参数的机电耦合关系，其动力学模型如下：
其中：J1、J2分别表示大功率永磁电机1输出轴与刮板机机头滚筒5转动惯量；K、C分别表示刮板机主传动轴3刚度系数与阻尼系数；θ1、θ2分别表示大功率永磁电机1转角及刮板机机头滚筒5转角；ia、ib、ic分别表示大功率永磁电机1三相定子电流；ua、ub、uc分别表示大功率永磁电机1三相定子输入电压；Tl为刮板机机头滚筒5负载转矩；La、Lb、LC表示大功率永磁电机1三相定子电感，H表示大功率永磁电机1三相定子互感；Ra、Rb、Rc表示大功率永磁电机1三相定子电阻，ψf表示大功率永磁电机转子磁链。
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，利用数值计算求解出矿用刮板机主传动轴刚度系数、阻尼系数的分岔临界值；
为了便于分析出大功率永磁电机1电气参数与刮板机主传动轴3机械参数的机电耦合关系，令La＝Lb＝LC＝L，Ra＝Rb＝Rc＝R，将动力学方程转化为型如式(6)的状态空间方程，系统输入u(t)为大功率永磁电机1的交轴电压uq与直轴电压ud。
式中：
其中，
J1、J2分别表示大功率永磁电机1输出轴与刮板机机头滚筒5转动惯量；K、C分别表示刮板机主传动轴3刚度系数和阻尼系数；L表示大功率永磁电机1三相定子电感系数，H表示大功率永磁电机1三相定子互感系数，R表示大功率永磁电机1三相定子电阻系数。
本实施例以矿用刮板机主传动轴3刚度系数设计为例，选取刮板机主传动轴3刚度系数为分岔参数，根据大功率永磁电机1直接驱动的刮板机主传动系统状态空间方程即式(6)，获取系统的Jacobian矩阵并计算出其Hurwitz行列式，如式(7)所示：
式中，
根据Hurwitz稳定性判据，可知大功率永磁电机1直接驱动的矿用刮板机主传动轴3发生Hopf分岔的临界条件为：
本实施例中，相关物理参数为：R＝0.0413(，L＝1.2E-2H，H＝4.3E-4H，(f＝0.5Wb，J1＝20kg(m2，J2＝30kg(m2。利用数值计算求解出矿用刮板机主传动轴3刚度系数的分岔临界值，结果为：K*＝577.4407N/m。
S3：分岔临界值邻域内对系统动力学模型进行降维处理
首先根据步骤S2确定的矿用刮板机主传动轴3刚度系数分岔临界值，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，可表示为：
式中，y1和y2表示中心流形参量，与系统Jacobian矩阵的一对纯虚根特征值对应；y3和y4表示稳定流形参量，与系统Jacobian矩阵的负实根特征值对应。
将式(9)与式(10)代入式(6)中，比较两边相同项系数，可得大功率永磁电机1驱动的刮板输送机主传动系统的降维动力学模型为：
综上，可实现对原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如式(13)所示。
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式(13)，可得在矿用刮板机主传动轴3刚度系数的分岔临界值K*＝577.4407N/m处，其分岔类型判断指标为：
a＝-0.025918＜0 (14)
因此，在矿用刮板机主传动轴3刚度系数的分岔临界值K*＝577.4407N/m处，大功率永磁电机1驱动的矿用刮板机主传动轴3发生超临界Hopf分岔。
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
如图3所示，在ADAMS中建立矿用刮板机主传动轴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，则综合输出刮板机主传动轴3刚度系数的设计范围，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。
经过步骤S5最终得到刮板机主传动轴3刚度系数的设计指标为：不小于临界值K*＝577.4407N/m，此时刮板机主传动轴3响应是稳定的，不会发生不稳定分岔行为。
S6：设计结束
本发明整个设计过程分为6个步骤，第一步确定大功率永磁电机1直接驱动下系统主传动轴的动力学模型；第二步数值求解传动轴机械参数的分岔临界值；第三步在分岔临界值邻域内对系统动力学模型进行降维处理；第四步确定分岔临界值邻域内的分岔类型；第五步建立联合仿真实验平台，根据联合仿真结果调整分岔参数临界值，并最终输出系统主传动轴参数的设计范围；经过上述各步骤后，设计结束。
如图3所示，为大功率永磁电机1直接驱动的矿用刮板机传动轴3联合仿真实验平台，所述联合仿真实验平台包括输入电压幅值单元12、输入电压相位单元13、输入电压频率单元14、三相电压发生器模块6、坐标正变换模块7、大功率永磁电机模块8、坐标反变换模块9、转矩变换模块15，刮板机主传动轴子模型10和系统相图模块11，所述三相电压发生器模块6输出端与坐标正变换模块7输入端连接，所述坐标正变换模块7输出端分别与大功率永磁电机模块8和坐标反变换模块9输入端连接；所述大功率永磁电机模块8输出端通过交轴电流和直轴电流与坐标反变换模块9输入端连接，并通过转矩变换模块15与刮板机主传动轴子模型10输入端连接，所述刮板机主传动轴子模型10输出端分别与坐标正变换模块7、大功率永磁电机模块8和系统相图模块11输入端连接，所述刮板机主传动轴子模型10输出为大功率永磁电机模块8输出转速及转角、刮板机主传动轴系子模型10输出转速及转角，最终刮板机主传动轴子模型10输出大功率永磁电机转速与刮板机主传动轴转速传送至系统相图模块11；其中三相电压发生器模块6输入端分别接输入电压幅值单元12、输入电压相位单元13和输入电压频率单元14输出端，操作人员可在电压幅值单元12、输入电压相位单元13和输入电压频率单元14中输入实验的数值，该实验数值会传送至三相电压发生器模块6，三相电压发生器模块6输出端输出三相交流电用于驱动大功率永磁电机模块8；所述坐标正变换模块7用于将三相交流电转换为两相旋转坐标系上电机交轴与直轴电压；大功率永磁电机模块8为大功率永磁电机1在两相旋转坐标系上的模型；坐标反变换模块9用于实现对两相旋转坐标系上电机交轴与直轴电压及电流到三相静止坐标系上电机三相电压及电流的转换；刮板机主动轴子模型10为在ADAMS中建立的刮板机主传动轴3物理模型的转换模块，输入为大功率永磁电机模块8的输出转矩，输出为大功率永磁电机模块8输出转速及转角、刮板机主传动轴子模型10输出转速及转角；系统相图模块11用于接收刮板机主传动轴子模型10输出的大功率永磁电机输出转速与刮板机主传动轴输出转速，并显示出大功率永磁电机输出转速与刮板机主动轴输出转速的关系，然后与理论分析结果进行对比，如系统相图与理论分析结果一致，则综合输出刮板机主传动轴3刚度系数的设计范围，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。
如图4所示，为本发明实施例矿用刮板机主传动轴3刚度系数设计范围的示意图，可以看出，K*＝577.4407N/m为矿用刮板机主传动轴3刚度系数的分岔临界值，当刮板机主传动轴3刚度系数小于该临界值时，系统响应是发散的，将产生不稳定极限环；当刮板机主传动轴3刚度系数大于该临界值时，系统响应是收敛的，将产生稳定极限环，据此可以得到矿用刮板机主传动轴3刚度系数的设计范围为：K＞K*＝577.4407。
Claims (5)
1.一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。
2.根据权利要求1所述的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，所述步骤S1中动力学模型为：
<mrow>
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<mi>a</mi>
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<mfrac>
<mrow>
<msub>
<mi>di</mi>
<mi>a</mi>
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<mrow>
<mi>d</mi>
<mi>t</mi>
</mrow>
</mfrac>
<mo>+</mo>
<mi>H</mi>
<mo>&times;</mo>
<mfrac>
<mrow>
<msub>
<mi>di</mi>
<mi>b</mi>
</msub>
</mrow>
<mrow>
<mi>d</mi>
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式中：J1、J2分别表示大功率永磁电机(1)输出轴转动惯量与刮板机机头滚筒(5)转动惯量；K、C分别表示刮板机主传动轴(3)扭转刚度与阻尼系数；θ1、θ2分别表示大功率永磁电机(1)转角及刮板机机头滚筒(5)转角；ia、ib、ic分别表示大功率永磁电机(1)三相定子电流；ua、ub、uc分别表示大功率永磁电机(1)三相定子输入电压；Tl为刮板机机头滚筒(5)负载转矩；La、Lb、LC表示大功率永磁电机(1)三相定子电感；H表示大功率永磁电机(1)三相定子互感；Ra、Rb、Rc表示大功率永磁电机(1)三相定子电阻，ψf表示大功率永磁电机转子磁链。
3.根据权利要求1或2所述的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，所述步骤S2中系统动力学模型转换为状态方程的形式为：
令La＝Lb＝LC＝L，Ra＝Rb＝Rc＝R；
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式中：
式中，
4.根据权利要求3所述的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，所述步骤S3中稳定流形参量与中心流形参量的关系式为：
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式中，y1和y2表示中心流形参量，与系统Jacobian矩阵的一对纯虚根特征值对应；y3和y4表示稳定流形参量，与系统Jacobian矩阵的负实根特征值对应。
5.根据权利要求4所述的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，所述步骤S5中联合仿真实验平台包括输入电压幅值单元(12)、输入电压相位单元(13)、输入电压频率单元(14)、三相电压发生器模块(6)、坐标正变换模块(7)、大功率永磁电机模块(8)、坐标反变换模块(9)、刮板机主传动轴子模型(10)、系统相图模块(11)和转矩变换模块(15)；所述三相电压发生器模块(6)输出端与坐标正变换模块(7)输入端连接，所述坐标正变换模块(7)输出端分别与大功率永磁电机模块(8)和坐标反变换模块(9)输入端连接；所述大功率永磁电机模块(8)输出端通过交轴电流和直轴电流与坐标反变换模块(9)输入端连接，并通过转矩变换模块(15)与刮板机主传动轴子模型(10)输入端连接，所述刮板机主传动轴子模型(10)输出端分别与坐标正变换模块(7)、大功率永磁电机模块(8)和系统相图模块(11)输入端连接，最终刮板机主传动轴子模型(10)输出大功率永磁电机转速与刮板机主传动轴转速传送至系统相图模块(11)；其中三相电压发生器(6)模块输入端分别接输入电压幅值单元(12)，输入电压相位单元(13)，输入电压频率单元(14)输出端，三相电压发生器模块(6)输出端输出三相交流电用于驱动大功率永磁电机模块(8)；
其中坐标正变换模块(7)用于将三相交流电转换为两相旋转坐标系上电机交轴与直轴电压；
其中大功率永磁电机模块(8)为大功率永磁电机(1)在两相旋转坐标系上的模型；
其中坐标反变换模块(9)用于实现对两相旋转坐标系上电机交轴与直轴电压及电流到三相静止坐标系上电机三相电压及电流的转换；
其中转矩变换模块(15)用于实现大功率永磁电机模块(8)交轴电流至其输出转矩的映射；
其中刮板机主动轴子模型(10)为在ADAMS中建立的刮板机主传动轴(3)物理模型的转换模块，输入为大功率永磁电机模块(8)的输出转矩，输出为大功率永磁电机模块(8)输出转速及转角、刮板机主传动轴子模型(10)输出转速及转角；
其中系统相图模块(11)用于接收刮板机主传动轴子模型(10)输出的大功率永磁电机输出转速与刮板机主传动轴输出转速，并显示出大功率永磁电机模块(8)输出转速与刮板机主动轴子模型(10)输出转速的关系。
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