高精度、高可靠性、大行程、小體積已經(jīng)逐漸成為了直線(xiàn)電機(jī)的發(fā)展方向,在未來(lái)的自動(dòng)化工業(yè)中擁有廣闊的應(yīng)用前景,本文以陣列式大行程超薄直線(xiàn)電機(jī)為研究對(duì)象,在5mm的單元厚度限制下,通過(guò)不同結(jié)構(gòu)的對(duì)比分析,得出推力性能指標(biāo)最優(yōu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。首先本文簡(jiǎn)要分析了直線(xiàn)電機(jī)三種基本結(jié)構(gòu)在大行程超薄直線(xiàn)電機(jī)中的應(yīng)用可行性,然后通過(guò)等效磁化電流法對(duì)直線(xiàn)電機(jī)電磁場(chǎng)進(jìn)行了解析計(jì)算,引入矢量磁位結(jié)合邊界條件,得出了氣隙磁密和電機(jī)推力的表達(dá)式,分析各參數(shù)對(duì)電機(jī)氣隙磁密以及推力性能的具體影響,作為后續(xù)電機(jī)參數(shù)設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)。接下來(lái)根據(jù)電機(jī)單元厚度與推力指標(biāo),基于磁路計(jì)算和有限元分析軟件分別設(shè)計(jì)了大行程超薄直線(xiàn)電機(jī)的動(dòng)磁式結(jié)構(gòu)和動(dòng)圈式結(jié)構(gòu)。動(dòng)磁式結(jié)構(gòu)中,本文詳細(xì)分析了各參數(shù)對(duì)電機(jī)推力性能的影響,研究了電機(jī)推力波動(dòng)的成因,解析分析了相鄰單元永磁體的電磁耦合對(duì)電機(jī)推力穩(wěn)定性的影響并通過(guò)有限元軟件仿真驗(yàn)證,最后設(shè)計(jì)了動(dòng)磁式無(wú)槽結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比,給出兩種結(jié)構(gòu)形式的性能差異。動(dòng)圈式結(jié)構(gòu)中,基于其簡(jiǎn)化的結(jié)構(gòu)形式,本文提出了該種結(jié)構(gòu)基于極距比,動(dòng)子定子厚度比等結(jié)構(gòu)參數(shù)的簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)方法,并給出了結(jié)構(gòu)變量與電機(jī)推力性能的關(guān)系式。之后通過(guò)有限元分析詳細(xì)說(shuō)明了各參數(shù)對(duì)于電機(jī)推力性能的具體影響,隨后通過(guò)磁鋼優(yōu)化、外層單元優(yōu)化與端部補(bǔ)償?shù)确椒ㄏ魅蹼姍C(jī)推力波動(dòng)。最后在此結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,應(yīng)用了Halbach永磁體陣列,使電機(jī)推力性能得到了進(jìn)一步的改善。本文通過(guò)結(jié)構(gòu)改進(jìn)和參數(shù)優(yōu)化分別給出了大行程超薄直線(xiàn)電機(jī)動(dòng)磁式結(jié)構(gòu)和動(dòng)圈式結(jié)構(gòu)的最優(yōu)電磁設(shè)計(jì)方案,通過(guò)推力性能的對(duì)比分析,得出了適用于大行程超薄直線(xiàn)的最優(yōu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類(lèi)】：TM359.4
【部分圖文】：

圖 3-2 無(wú)電磁耦合影響動(dòng)磁式結(jié)構(gòu)電機(jī)模型 4A 正弦交流電，永磁體極弧系數(shù)對(duì)電機(jī)推力極弧系數(shù)的增加，電機(jī)平均推力總體呈增長(zhǎng)趨力波動(dòng)大幅上升，在 0.84 左右電機(jī)推力最為平

圖 3-6 動(dòng)磁式直線(xiàn)電機(jī)有限元模型（局部）載磁密云圖如圖 3-7 所示，從中可以看出，當(dāng)電機(jī)處于空高度飽和，但由于電機(jī)厚度限制，電機(jī)軛部沒(méi)有太多空間件下運(yùn)行，這會(huì)造成電機(jī)漏磁增多，諧波含量增加，影響

動(dòng)磁式結(jié)構(gòu)空載磁密云圖
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