隨著稀土永磁材料釹鐵硼的發(fā)現(xiàn)和電機控制技術(shù)的發(fā)展與完善,在某些需要高精度、高速度、高加速度等直線運動場景中,永磁直線電機已經(jīng)體現(xiàn)出其他電機所無法比擬的優(yōu)勢。從直線電機本體設(shè)計角度看,以往科研工作者的研究重點通常集中在輸出推力較小的單邊永磁同步直線電機及其推力波動的優(yōu)化,而本文的側(cè)重點是在雙邊永磁直線電機設(shè)計上,可以簡要概括為:介紹了直線電機的優(yōu)缺點及各個發(fā)展階段,對比了目前國內(nèi)外主要廠家最新直線電機產(chǎn)品性能,總結(jié)了國內(nèi)外科研機構(gòu)關(guān)于直線電機的最新研究成果;也重點介紹了國內(nèi)外專家和學(xué)者對減小直線電機推力波動提出的結(jié)構(gòu)與控制方面的新方法與新理論。詳細闡述了用解析法設(shè)計每雙邊永磁直線電機的過程,包括兩種雙邊有鐵芯直線電機和一種雙邊U型無鐵芯永磁直線電機;對于雙邊有鐵芯直線電機分別進行了初級硅鋼片齒與槽、線圈排列方式的設(shè)計,對于次級則進行了永磁體和磁軛的設(shè)計;分類討論雙邊無鐵芯U型直線電機各種類型繞組。通過引入電機內(nèi)部電磁場定理,將第一種雙邊有鐵芯直線電機的磁場模型簡化為單邊永磁直線電機磁場模型,得出了這種直線電機內(nèi)部各個組成結(jié)構(gòu)的磁通密度數(shù)學(xué)表達式;對于雙邊無鐵芯永磁直線電機則分別采用了等效... 

【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

旋轉(zhuǎn)電機驅(qū)動

第1章緒論1第1章緒論1.1課題研究的背景自從19世紀50年代第二次工業(yè)革命以來，電力在工業(yè)中得到了普及應(yīng)用，絕大部分機器中蒸汽機被電動機所代替，這極大激活了生產(chǎn)力活力，現(xiàn)代工業(yè)由小規(guī)模的手工作坊式的時代一躍發(fā)展到大規(guī)模工廠生產(chǎn)時代。按照各種類型電機在工業(yè)中應(yīng)用的廣泛程度來看，各種類型的旋轉(zhuǎn)電機在各個方面的應(yīng)用最為廣泛。在旋轉(zhuǎn)電機發(fā)明不久，科學(xué)家們就在旋轉(zhuǎn)電機原理基礎(chǔ)上提出了直線電機模型[1]。旋轉(zhuǎn)電機具有種類多樣，輸出轉(zhuǎn)矩范圍寬泛，無論是結(jié)構(gòu)設(shè)計與控制方面已發(fā)展的相當成熟，因此近幾十年來旋轉(zhuǎn)電機在新結(jié)構(gòu)設(shè)計方面還未取得革命性突破；近代以來，隨著新型永磁材料的不斷發(fā)現(xiàn)，永磁直線電機發(fā)展卻表現(xiàn)出相當迅猛的勢頭，與旋轉(zhuǎn)電機相比，直線電機優(yōu)點主要體現(xiàn)在如下幾個方面：一是結(jié)構(gòu)簡單，傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)電機直接輸出的是旋轉(zhuǎn)運動，當某些工業(yè)場景中需要直線運動時，通常辦法是將它和絲杠一起使用（如圖1-1所示），而直線電機可以產(chǎn)生直線運動，在進給系統(tǒng)中，實現(xiàn)了電機到運動臺之間直接驅(qū)動，使得整個傳動系統(tǒng)更加高效。二是定位精度高，，可以完全消除中間傳動件發(fā)生變形所帶來的定位誤差影響，因此在數(shù)控機床、半導(dǎo)體加工、激光工業(yè)等要求高精度、高速、快速響應(yīng)的行業(yè)已有大量應(yīng)用，在這些應(yīng)用場所中有取代傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)電機的趨勢（如圖1-2所示）。圖1-1旋轉(zhuǎn)電機驅(qū)動圖1-2U型無鐵芯直線電機驅(qū)動三是反應(yīng)靈敏、伺服性能良好，直線電機初級與次級之間無直接接觸，運動時運動部件與機架采用導(dǎo)軌滑塊連接與旋轉(zhuǎn)電機一樣，初級與次級之間也存在氣隙，二者之間

吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文6圖1-3潛油直線電機圖1-4十字形氣浮直線電機與大族電機相比同茂電機不僅生產(chǎn)各種類型的直線電機，還生產(chǎn)直線電機配套產(chǎn)品如霍爾傳感器、運動控制產(chǎn)品等。圖1-5是同茂公司生產(chǎn)的單邊永磁同步直線電機，它具有推力大、加速快、輸出推力平穩(wěn)等特點，也采用了高效液體冷卻和內(nèi)置過熱保護裝置及齒槽力抑制技術(shù)。圖1-6是同茂電機生產(chǎn)的圓柱音圈直線電機模組，行程一般不超過50mm,音圈電機直徑是12mm，由于它能提供高推力和高加速度，峰值力范圍為1N到5000N,因此占據(jù)了國內(nèi)80%的市常這種音圈電機可以應(yīng)用到控制閥、位置控制儀器、震蕩器、吸震器等裝置中。圖1-5同茂平板型永磁直線電機圖1-6同茂圓柱音圈直線式電機國內(nèi)研究直線電機的科研院所有中科院電工研究所、中科院寧波材料研究所，中車株洲所等，國內(nèi)研究直線電機高校有浙江大學(xué)、沈陽工業(yè)大學(xué)、東南大學(xué)、南京理工大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、南京航空航天大學(xué)等。沈陽工業(yè)大學(xué)在唐任遠院士帶領(lǐng)下在電機領(lǐng)域取得了豐碩的成果，目前該校擁有國家級永磁電機研發(fā)中心和教育部所屬特種電機實驗室。在直線電機領(lǐng)域該校成功設(shè)計與制造出國內(nèi)首臺永磁同步直線電機樣機，各項性能參數(shù)為：（1）額定推力275N；（2）額定功率106W；（3）額定電流4.4A；（4）額定加速度8.5g；最近又試制成功了圓筒形永磁無刷直流直線電機，其各項性能參數(shù)為：

【參考文獻】：
期刊論文
[1]永磁同步電機模糊PI控制器研究與仿真[J]. 史激特,葛黎新,李長紅.  計算機與數(shù)字工程. 2019(10)
[2]無鐵心永磁同步直線電機電磁-熱-應(yīng)力耦合分析[J]. 李爭,岳非弘,王蕾永,劉慧賢,王群京.  微電機. 2019(04)
[3]雙邊水冷永磁直線電機的磁熱耦合分析（英文）[J]. 陳軼,盧琴芬,沈燚明.  中國電機工程學(xué)報. 2019(07)
[4]表貼式永磁電機齒槽轉(zhuǎn)矩削弱方法[J]. 沈斐陽,鐘文哲.  中國科技信息. 2019(02)
[5]一種大推力凸極永磁直線同步電機特性分析[J]. 汪旭東,翟中飛,許孝卓,孫偉翔,師宇飛.  機電工程. 2018(10)
[6]少稀土組合勵磁永磁無刷電機設(shè)計與分析[J]. 吳偉強,朱孝勇,項子旋,全力.  電機與控制應(yīng)用. 2018(09)
[7]面向?qū)楇姶艔椛涞碾p邊感應(yīng)直線電動機研究[J]. 沙趙明,于存貴,王小召.  微特電機. 2018(08)
[8]高效異步電機設(shè)計綜述[J]. 班東坡,李紅梅,劉立文.  微電機. 2018(04)
[9]多磁極式永磁電機的故障機理與損耗分析[J]. 范輝,陳艷羚,謝衛(wèi),湯天浩.  電氣自動化. 2018(02)
[10]大功率多相永磁同步直線電機設(shè)計[J]. 謝建隆,陸可,鄭云廣,郭冀嶺.  微電機. 2018(02)

博士論文
[1]圓筒型錯齒結(jié)構(gòu)橫向磁通永磁直線電機的研究[D]. 于斌.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[2]混合動力汽車用橫向磁通雙轉(zhuǎn)子電機的研究[D]. 趙全斌.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[3]進給系統(tǒng)用雙邊磁通切換永磁直線電機研究[D]. 劉強.東南大學(xué) 2015

碩士論文
[1]無鐵芯永磁同步直線電機的設(shè)計和優(yōu)化分析[D]. 張家禎.河北科技大學(xué) 2018
[2]電梯用永磁同步電機的設(shè)計與優(yōu)化[D]. 孫歡歡.揚州大學(xué) 2017
[3]大容量勵磁補償式雙饋起動低速永磁同步電動機研究與設(shè)計[D]. 龐國俊.華中科技大學(xué) 2017
[4]磁通切換型永磁直線電機無位置傳感器控制研究[D]. 張雁澤.南京航空航天大學(xué) 2017
[5]混合動力汽車用調(diào)制環(huán)內(nèi)置式無刷雙轉(zhuǎn)子電機的研究[D]. 劉家琦.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[6]機床用永磁同步直線電機設(shè)計與分析[D]. 曹育碩.東南大學(xué) 2016
[7]無鐵芯永磁同步直線電機的研究[D]. 馬振琦.東南大學(xué) 2015
[8]水冷式永磁直線電機熱性能與推力研究[D]. 張新敏.浙江大學(xué) 2014
[9]永磁同步直線電機的設(shè)計及其磁阻力的優(yōu)化[D]. 章達眾.寧波大學(xué) 2013
[10]開關(guān)磁阻電機損耗及其溫升研究[D]. 張靈霞.南京航空航天大學(xué) 2013



本文編號：2988575