【摘要】：傳統結構的永磁直線同步電機(Permanent Magnet Linear Synchronous Motor,簡稱PMLSM)普遍存在著動子質量大的缺陷,在很大程度上影響了動子的響應能力,此外由于傳統結構磁路的限制,推力密度和效率進一步提升的空間有效,以上缺陷成為直線電機系統設計的瓶頸問題。本文通過合理的電磁設計,改變電機內的磁路,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內各區(qū)域的磁場分布;基于保角變換法推導鐵心開槽時的氣隙相對磁導分布函數,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上,進一步得到繞組的磁鏈、反電動勢,電機的推力等參數。分析了梯形、Halbach陣列永磁體對電機推力的影響,在定性分析的基礎上,使用有限元數值法定量分析了永磁體結構參數對推力的影響,最后得到電機采用單層繞組和雙層繞組時永磁體結構參數使得推力波動最小的方案。結合解析公式與有限元數值計算對無軛型PMLSM的定位力進行了優(yōu)化,分析了定位力的組成成分;基于疊加原理,推導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)化后的電機推力波動顯著降低。將無軛電機與傳統有軛電機進行了對比,凸顯了無軛電機推力大、動子質量小、效率高的優(yōu)點。參考傳統有軛PMLSM的設計思路,總結了無軛型PMLSM的設計流程;進行了鐵心、鐵心繞組、定子永磁體的電磁設計、機械設計和實物制作;搭建了樣機的靜態(tài)特性測試平臺,測試了樣機的反電動勢、定位力、靜態(tài)力,實驗結果與有限元計算結果基本吻合,達到預期設計目標。
【圖文】：

M 發(fā)展現狀電機和繞線式直線同步電機，直線永磁體磁場與電樞磁場相互作用產力。直線同步電機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有可變磁通磁阻直線電]。有一些直線同步電機被設計成存電機[11-12]，混合式步進直線電機[13]初的直線電機是由旋轉電機沿徑向筒式、盤式等結構。近年來，國內行了多方面探索。一種軸向磁通永磁同步電機，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 動子無軛型開關磁阻直線電機結構示意圖圖 1-4 電樞無軛型磁通切換 PMLSM 結構示意圖天大學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7-18]。該電機具有良好的快速響應能力，動子結該電機的動子結構簡單，制造成本低，適合應
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TM341

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本文編號：2613571