傳統(tǒng)的鐵芯式永磁同步直線電機由于其結構特點存在齒槽效應及定位力大等缺點,而無鐵芯永磁同步直線電機動子由繞組構成,并通過環(huán)氧樹脂進行固定,沒有鐵芯結構,因此不存在齒槽效應并且動子質(zhì)量小,有利于提高永磁同步直線電機的動態(tài)性能,實現(xiàn)直線電機的高精度控制。本文以雙邊無鐵芯永磁同步直線電機為研究對象,分析了電機的氣隙磁場及推力特性,并對模型預測磁鏈控制算法在永磁同步直線電機上的應用進行了研究。本文的主要研究內(nèi)容為以下幾個方面:1)首先對直線電機的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進行了分析,對直線電機的工作原理以及基本結構進行了介紹。2)介紹了雙邊無鐵芯永磁同步直線電機的結構,利用解析法對電機氣隙磁場分布進行計算,推導出電機氣隙磁場計算的表達式,分析了電機氣隙磁場的變化規(guī)律,在此基礎上推導出永磁同步直線電機的推力表達式。在有限元軟件中建立了電機二維分析模型,計算了電機的氣隙磁場以及推力,將解析法與有限元法的計算結果進行了對比分析,并進行了電機的推力實驗,證明了解析法計算結果的準確性。3)介紹了電機控制中坐標變化的原理,并得到永磁同步直線電機在三相靜止坐標系、兩相靜止坐標系和兩相旋轉坐標系下的數(shù)學模型。介紹了適用于永... 

【文章來源】：河北科技大學河北省

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

旋轉電機演變?yōu)橹本�電機過程

河北科技大學碩士學位論文2圖1-1中直線電機的初級和次級長度相等，這樣不利于直線電機的正常運行，隨著直線電機的運動，初級和次級之間相對的部分會越來越小，初級磁場和次級磁場之間耦合的部分也會越來越小，因此電機不能穩(wěn)定工作。在實際應用中，需要減小直線電機初級或次級的長度，使電機在正常運動中初級磁場與次級磁場的耦合保持不變，保證電機的正常工作。在直線電機的制造過程中，通常有兩種方案，分別是短初級長次極和短次級長初級。為了降低制造費用和運行成本，通常采用短初級長次級方案，如圖1-2所示。圖1-2短初級長次級方案永磁同步直線電機工作方式與傳統(tǒng)的旋轉電機不同，前者可以將電能直接轉換為直線運動，而不必使用傳統(tǒng)直線運動解決方案中的機械傳動裝置，從根本上消除了機械傳動裝置所帶來的誤差。此外永磁同步直線電機具有單位體積功率密度大、動態(tài)響應快等優(yōu)點。由于直線電機相比傳統(tǒng)直線運動解決方案具有諸多優(yōu)點，所以被廣泛應用到各種領域。在軌道交通方面，全世界已經(jīng)有多個國家將直線電機應用在其地鐵線路上；在3D打印行業(yè)，精度更高的直線電機已經(jīng)開始逐步取代傳統(tǒng)的旋轉電機與皮帶的組合；在軍事領域，我國正在研究應用于航空母艦的基于直線電機系統(tǒng)的電磁彈射系統(tǒng)；在民用領域，有多家電梯生產(chǎn)廠商正在研究將直線電機應用于消費級電梯市場及智能車庫上。對直線電機的深入研究具有重要意義，目前大多數(shù)的研究只要是針對鐵心式永磁同步直線電機，無鐵心永磁同步直線電機的研究相對較少。無鐵心永磁同步直線電機雖然推理密度小，但是推力波動小，動態(tài)響應快，非常適合負載較小但是對精度要求較高的場合，而目前針對這方面的研究不多，所以針對無鐵心永磁同步直線電機的本體及控制方面的研究在理論及應用方面都具有重

第1章緒論5多旋轉電機的研究成果不能直接應用，需要發(fā)展出以套針對直線電機的研究理論。目前國內(nèi)已經(jīng)有很多研究所及高校的研究專家開展了對直線電機的理論研究，并在此基礎上進行創(chuàng)新，提出了多種結構新穎的直線電機，甚至將直線電機反過來應用到旋轉電機的領域，例如博智達公司的環(huán)形直線電機。圖1-3環(huán)形直線電機直線電機的研究發(fā)展也體現(xiàn)在直線電機的材料上。由于直線電機具有高精度的特點，因此其常被應用到全自動引線鍵合機中，其中動子的結構通常采用玻璃纖維，但是為了提高動態(tài)響應性能，設備生產(chǎn)商考慮利用剛性更高、質(zhì)量更輕的碳纖維復合材料取代玻璃纖維。直線電機雖然發(fā)展出了不同類型，但是其種類仍然有限，結構變化形式少，為了將直線電機更好的應用在各種不同的場合，需要根據(jù)不同場景下的獨特需求研究和開發(fā)出相應功能和使用條件的直線電機，例如超聲直線電機、高溫超導直線電機等。直線電機雖然具有控制精度較高、結構簡單等優(yōu)點，但是它也存在明顯的缺點，例如對于鐵芯式永磁同步直線電機來說，雖然其推力大，但是其齒槽效應也較大，同時由于法向吸引力較大及動子質(zhì)量將達，因此其動態(tài)相應效果不好，且推力波動明顯，影響電機的高精度控制；對于無鐵芯永磁同步直線電機來說，雖然動子質(zhì)量輕、動態(tài)響應好，但是推力較校因此解決這些現(xiàn)有直線電機存在的問題也是一種直線電機的研究和發(fā)展趨勢。解決這些問題現(xiàn)在主要有三種研究方向：第一種是對現(xiàn)有直線電機本體進行結構優(yōu)化，通過仿真計算及試制樣機進行實驗驗證；第二種是不斷提高直線電機的控制技術，電子技術的不斷發(fā)展使數(shù)字信號處理的速度不斷加快，使以往復雜的控制算法的實現(xiàn)成為可能；第三種是創(chuàng)新直線電機結構，研究新型的直線電機。1.3直線電機控制技術的發(fā)展直

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[3]永磁同步電機模型預測直接轉矩優(yōu)化控制策略研究[D]. 樊昱琨.西安理工大學 2018
[4]矩陣變換器驅動的永磁同步電機模型預測轉矩控制系統(tǒng)研究[D]. 陸暢.蘭州交通大學 2018
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