高精度、高可靠性、大行程、小體積已經(jīng)逐漸成為了直線電機(jī)的發(fā)展方向,在未來的自動化工業(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電機(jī)為研究對象,在5mm的單元厚度限制下,通過不同結(jié)構(gòu)的對比分析,得出推力性能指標(biāo)最優(yōu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。首先本文簡要分析了直線電機(jī)三種基本結(jié)構(gòu)在大行程超薄直線電機(jī)中的應(yīng)用可行性,然后通過等效磁化電流法對直線電機(jī)電磁場進(jìn)行了解析計算,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)計的理論基礎(chǔ)。接下來根據(jù)電機(jī)單元厚度與推力指標(biāo),基于磁路計算和有限元分析軟件分別設(shè)計了大行程超薄直線電機(jī)的動磁式結(jié)構(gòu)和動圈式結(jié)構(gòu)。動磁式結(jié)構(gòu)中,本文詳細(xì)分析了各參數(shù)對電機(jī)推力性能的影響,研究了電機(jī)推力波動的成因,解析分析了相鄰單元永磁體的電磁耦合對電機(jī)推力穩(wěn)定性的影響并通過有限元軟件仿真驗證,最后設(shè)計了動磁式無槽結(jié)構(gòu)進(jìn)行對比,給出兩種結(jié)構(gòu)形式的性能差異。動圈式結(jié)構(gòu)中,基于其簡化的結(jié)構(gòu)形式,本文提出了該種結(jié)構(gòu)基于極距比,動子定子厚度比等結(jié)構(gòu)參數(shù)的簡化設(shè)計方法,并給出了結(jié)構(gòu)變量與電機(jī)推力性能的關(guān)系式。之后通過有限元分析詳細(xì)說明了各參數(shù)對于電機(jī)推力性能的具體影響,隨后通過磁鋼優(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。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電機(jī)動磁式結(jié)構(gòu)和動圈式結(jié)構(gòu)的最優(yōu)電磁設(shè)計方案,通過推力性能的對比分析,得出了適用于大行程超薄直線的最優(yōu)設(shè)計結(jié)構(gòu)。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TM359.4
【部分圖文】：

圖 3-2 無電磁耦合影響動磁式結(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趨力波動大幅上升，在 0.84 左右電機(jī)推力最為平

圖 3-6 動磁式直線電機(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)軛部沒有太多空間件下運行，這會造成電機(jī)漏磁增多，諧波含量增加，影響

動磁式結(jié)構(gòu)空載磁密云圖
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本文編號：2869959