【摘要】：隨著各國國防水平的提高與軍事科技的發(fā)展,對現(xiàn)代化軍事戰(zhàn)機(jī)起飛性能的要求也在不斷提高,這就對航空母艦上艦載機(jī)的起飛裝置有了更高的要求。電磁彈射系統(tǒng)的主體是由多臺大功率直線電機(jī)組合而成,是現(xiàn)今最有效的起飛輔助裝置。但是,直線電機(jī)推力密度較小、動子質(zhì)量較大、法向力較大、安全性較差、成本較高等缺點(diǎn),制約了電磁彈射系統(tǒng)的彈射效率,同時(shí)也極大的推動了直線電機(jī)的技術(shù)革命與發(fā)展。本文針對電磁彈射系統(tǒng)對直線電機(jī)電磁推力大、推力波動小、法向力小、運(yùn)行速度高等性能要求,設(shè)計(jì)了一臺雙邊動磁式多氣隙結(jié)構(gòu)的永磁直線同步電動機(jī)(DSMMMA-PMLSM)。該電機(jī)綜合了永磁直線同步電動機(jī)(PMLSM)、雙邊動磁式動子結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn),推力密度大、功率因數(shù)高、單側(cè)法向力小、動子質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)堅(jiān)固以及利于分段供電與控制,多臺電機(jī)聯(lián)合工作,非常適用于電磁彈射系統(tǒng)。在綜合了永磁同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)與直線感應(yīng)電機(jī)的設(shè)計(jì)方法與經(jīng)驗(yàn)后,編制了DSMMMA-PMLSM的電磁設(shè)計(jì)程序。首先,根據(jù)電磁彈射所需的性能要求確定電機(jī)的主要尺寸、電磁負(fù)荷,選取定子鐵心的槽型尺寸、繞組類型及接線方式,動子極距與永磁體的尺寸以及氣隙長度等主要參數(shù),然后進(jìn)行磁路計(jì)算、參數(shù)計(jì)算、工作特性的計(jì)算,設(shè)計(jì)出一臺滿足電磁彈射系統(tǒng)要求的永磁直線同步電機(jī)電磁設(shè)計(jì)方案。電磁設(shè)計(jì)程序完善了PMLSM的設(shè)計(jì)方法,在工程上具有一定的指導(dǎo)意義。推力特性是衡量PMLSM性能的重要指標(biāo),考慮直線電機(jī)特有的端部效應(yīng)與磁場諧波對電樞磁鏈的影響,建立矢量控制下d-q坐標(biāo)系不對稱的數(shù)學(xué)模型,推導(dǎo)出DSMMMA-PMLSM的電磁推力。在此基礎(chǔ)上,分析了電磁推力波動產(chǎn)生的機(jī)理,指出產(chǎn)生推力波動的主要原因,提出如何削弱直線電機(jī)中的諧波分量、改善及抑制直線電機(jī)推力波動的有效措施。為驗(yàn)證數(shù)學(xué)模型建立的準(zhǔn)確性,利用磁場的分層解析法,建立了具有多層氣隙的電機(jī)二維分層解析模型,進(jìn)而得到其磁場分布與電磁推力特性。兩種方法各有優(yōu)缺點(diǎn),可以在不同的分析策略時(shí)采用不同的方法,以滿足不同的分析需求與計(jì)算環(huán)境。PMLSM在運(yùn)行的過程中,與電磁推力方向垂直的法向吸力非常大,會降低電機(jī)的工作效率與運(yùn)行的可靠性。在詳細(xì)闡述法向力及其波動的產(chǎn)生機(jī)理之后,針對DSMMMA-PMLSM的特殊結(jié)構(gòu),將整個(gè)電機(jī)模型拆分成主定子與輔助定子兩個(gè)氣隙磁場的模型,分析主定子與動子之間、動子與輔助定子之間各自的法向力,并疊加計(jì)算出電機(jī)單側(cè)的法向力值�？偨Y(jié)DSMMMA-PMLSM的各結(jié)構(gòu)參數(shù)與法向力之間的變化關(guān)系,進(jìn)一步得到各個(gè)參數(shù)對法向力影響程度的差別。利用有限元法對不同動子結(jié)構(gòu)的PMLSM進(jìn)行數(shù)值仿真分析,對比正常穩(wěn)態(tài)運(yùn)行與動子偏心運(yùn)行狀態(tài)下的仿真結(jié)果,可知DSMMMA-PMLSM具有較明顯的優(yōu)勢。再對DSMMMA-PMLSM進(jìn)行瞬態(tài)仿真,得到電機(jī)在整個(gè)起動過程中的運(yùn)行特性,并對極端環(huán)境下動子結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度的分析與校核。結(jié)合電磁設(shè)計(jì)得到的結(jié)構(gòu)參數(shù),研制樣機(jī)并搭建電機(jī)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)平臺,進(jìn)行相關(guān)的電磁推力試驗(yàn),以驗(yàn)證DSMMMA-PMLSM結(jié)構(gòu)的合理性與各種分析方法計(jì)算的準(zhǔn)確性。
【圖文】：

-19-b)2-3Fig. 2-3 Magnetic circuit of the PMLSMs with different permanent magnet arrangements永磁體排列方式的不同，，產(chǎn)生了這兩種不同的磁路分布。在圖 2-3(a)所示的串聯(lián)磁路中，動子的永磁體采用N-S 相對的排列方式，電機(jī)磁路為沿著整個(gè)定子鐵心的一個(gè)大回路閉合曲線：在圖中上半部分的動子內(nèi)部磁力線由磁極的
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TM341

【參考文獻(xiàn)】

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1 夏加寬;沈麗;彭兵;宋德賢;;磁極錯位削弱永磁直線伺服電動機(jī)齒槽法向力波動方法[J];電工技術(shù)學(xué)報(bào);2015年24期

2 吳峻;楊宇;趙宏濤;鄧志雄;;無人機(jī)電磁彈射器的綜合制動方法[J];國防科技大學(xué)學(xué)報(bào);2015年05期

3 李偉波;馬貴軍;曹延杰;張麗萍;;導(dǎo)彈電磁彈射器電磁兼容性研究[J];海軍航空工程學(xué)院學(xué)報(bào);2015年04期

4 夏加寬;沈麗;彭兵;孫宜標(biāo);;齒槽效應(yīng)對永磁直線伺服電機(jī)法向力波動的影響[J];中國電機(jī)工程學(xué)報(bào);2015年11期

5 楊杰;;蒸汽彈射器與電磁彈射器[J];科技視界;2015年15期

6 黃磊;胡敏強(qiáng);劉靜;余海濤;劉強(qiáng);;雙邊長初級磁通切換永磁直線電機(jī)推力波動分析及抑制[J];電工技術(shù)學(xué)報(bào);2014年11期

7 趙玫;鄒繼斌;韓輔君;楊洪勇;劉慧霞;;橫向磁通永磁直線電機(jī)損耗的研究[J];電機(jī)與控制學(xué)報(bào);2014年11期

8 李小民;李會來;向紅軍;李治源;;飛機(jī)電磁彈射系統(tǒng)發(fā)展及其關(guān)鍵技術(shù)[J];裝甲兵工程學(xué)院學(xué)報(bào);2014年04期

9 劉豪;柏春嵐;;無槽永磁直線同步電動機(jī)永磁體對電磁推力的影響[J];防爆電機(jī);2014年02期

10 邵雷江;李海龍;張龍;;永磁直線同步電機(jī)的推力波動分析[J];電機(jī)技術(shù);2014年01期

本文編號：2684743