發(fā)布時間：2020-04-03 18:49

【摘要】：傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的永磁直線同步電機(jī)(Permanent Magnet Linear Synchronous Motor,簡稱PMLSM)普遍存在著動子質(zhì)量大的缺陷,在很大程度上影響了動子的響應(yīng)能力,此外由于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)磁路的限制,推力密度和效率進(jìn)一步提升的空間有效,以上缺陷成為直線電機(jī)系統(tǒng)設(shè)計的瓶頸問題。本文通過合理的電磁設(shè)計,改變電機(jī)內(nèi)的磁路,取消了定子和動子的軛部,形成了無軛型PMLSM,在大幅提升推力密度的同時,有效降低了動子鐵心的重量,提高了動子的快速響應(yīng)能力。本文建立了無軛型PMLSM的磁場解析模型,通過磁場解析模型求解了電機(jī)內(nèi)各區(qū)域的磁場分布;基于保角變換法推導(dǎo)鐵心開槽時的氣隙相對磁導(dǎo)分布函數(shù),從而得到鐵心開槽時的的氣隙磁場分布;在磁場解析模型的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步得到繞組的磁鏈、反電動勢,電機(jī)的推力等參數(shù)。分析了梯形、Halbach陣列永磁體對電機(jī)推力的影響,在定性分析的基礎(chǔ)上,使用有限元數(shù)值法定量分析了永磁體結(jié)構(gòu)參數(shù)對推力的影響,最后得到電機(jī)采用單層繞組和雙層繞組時永磁體結(jié)構(gòu)參數(shù)使得推力波動最小的方案。結(jié)合解析公式與有限元數(shù)值計算對無軛型PMLSM的定位力進(jìn)行了優(yōu)化,分析了定位力的組成成分;基于疊加原理,推導(dǎo)得出端部力與齒槽力的解析公式,得到最小化端部力與齒槽力的方法;通過改變鐵心長的方法消除了定位力的基波,又通過雙邊定子錯位的方法消除了定位力的二次諧波,并分析了錯位位移對推力和法向力的影響。優(yōu)化后的電機(jī)推力波動顯著降低。將無軛電機(jī)與傳統(tǒng)有軛電機(jī)進(jìn)行了對比,凸顯了無軛電機(jī)推力大、動子質(zhì)量小、效率高的優(yōu)點(diǎn)。參考傳統(tǒng)有軛PMLSM的設(shè)計思路,總結(jié)了無軛型PMLSM的設(shè)計流程;進(jìn)行了鐵心、鐵心繞組、定子永磁體的電磁設(shè)計、機(jī)械設(shè)計和實(shí)物制作;搭建了樣機(jī)的靜態(tài)特性測試平臺,測試了樣機(jī)的反電動勢、定位力、靜態(tài)力,實(shí)驗(yàn)結(jié)果與有限元計算結(jié)果基本吻合,達(dá)到預(yù)期設(shè)計目標(biāo)。
【圖文】：

M 發(fā)展現(xiàn)狀電機(jī)和繞線式直線同步電機(jī)，直線永磁體磁場與電樞磁場相互作用產(chǎn)力。直線同步電機(jī)的推力可以只包較為廣泛的是由永磁體勵磁的方波線同步電機(jī)有可變磁通磁阻直線電]。有一些直線同步電機(jī)被設(shè)計成存電機(jī)[11-12]，混合式步進(jìn)直線電機(jī)[13]初的直線電機(jī)是由旋轉(zhuǎn)電機(jī)沿徑向筒式、盤式等結(jié)構(gòu)。近年來，國內(nèi)行了多方面探索。一種軸向磁通永磁同步電機(jī)，具有兩成了無軛定子置于動子之間，如圖 度高 20%，且定子重量降低了 50%

圖 1-3 動子無軛型開關(guān)磁阻直線電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖圖 1-4 電樞無軛型磁通切換 PMLSM 結(jié)構(gòu)示意圖天大學(xué)的曹瑞武博士將凸極鐵心作為動子，提出次級僅由無軛的凸極鐵心組成，，次級高度和質(zhì)7-18]。該電機(jī)具有良好的快速響應(yīng)能力，動子結(jié)該電機(jī)的動子結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，適合應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM341

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本文編號：2613571