傳統(tǒng)的鐵芯式永磁同步直線電機(jī)由于其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)存在齒槽效應(yīng)及定位力大等缺點(diǎn),而無(wú)鐵芯永磁同步直線電機(jī)動(dòng)子由繞組構(gòu)成,并通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行固定,沒(méi)有鐵芯結(jié)構(gòu),因此不存在齒槽效應(yīng)并且動(dòng)子質(zhì)量小,有利于提高永磁同步直線電機(jī)的動(dòng)態(tài)性能,實(shí)現(xiàn)直線電機(jī)的高精度控制。本文以雙邊無(wú)鐵芯永磁同步直線電機(jī)為研究對(duì)象,分析了電機(jī)的氣隙磁場(chǎng)及推力特性,并對(duì)模型預(yù)測(cè)磁鏈控制算法在永磁同步直線電機(jī)上的應(yīng)用進(jìn)行了研究。本文的主要研究?jī)?nèi)容為以下幾個(gè)方面:1)首先對(duì)直線電機(jī)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行了分析,對(duì)直線電機(jī)的工作原理以及基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行了介紹。2)介紹了雙邊無(wú)鐵芯永磁同步直線電機(jī)的結(jié)構(gòu),利用解析法對(duì)電機(jī)氣隙磁場(chǎng)分布進(jìn)行計(jì)算,推導(dǎo)出電機(jī)氣隙磁場(chǎng)計(jì)算的表達(dá)式,分析了電機(jī)氣隙磁場(chǎng)的變化規(guī)律,在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)出永磁同步直線電機(jī)的推力表達(dá)式。在有限元軟件中建立了電機(jī)二維分析模型,計(jì)算了電機(jī)的氣隙磁場(chǎng)以及推力,將解析法與有限元法的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析,并進(jìn)行了電機(jī)的推力實(shí)驗(yàn),證明了解析法計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。3)介紹了電機(jī)控制中坐標(biāo)變化的原理,并得到永磁同步直線電機(jī)在三相靜止坐標(biāo)系、兩相靜止坐標(biāo)系和兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型。介紹了適用于永... 

【文章來(lái)源】：河北科技大學(xué)河北省

【文章頁(yè)數(shù)】：70 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

旋轉(zhuǎn)電機(jī)演變?yōu)橹本�電機(jī)過(guò)程

河北科技大學(xué)碩士學(xué)位論文2圖1-1中直線電機(jī)的初級(jí)和次級(jí)長(zhǎng)度相等，這樣不利于直線電機(jī)的正常運(yùn)行，隨著直線電機(jī)的運(yùn)動(dòng)，初級(jí)和次級(jí)之間相對(duì)的部分會(huì)越來(lái)越小，初級(jí)磁場(chǎng)和次級(jí)磁場(chǎng)之間耦合的部分也會(huì)越來(lái)越小，因此電機(jī)不能穩(wěn)定工作。在實(shí)際應(yīng)用中，需要減小直線電機(jī)初級(jí)或次級(jí)的長(zhǎng)度，使電機(jī)在正常運(yùn)動(dòng)中初級(jí)磁場(chǎng)與次級(jí)磁場(chǎng)的耦合保持不變，保證電機(jī)的正常工作。在直線電機(jī)的制造過(guò)程中，通常有兩種方案，分別是短初級(jí)長(zhǎng)次極和短次級(jí)長(zhǎng)初級(jí)。為了降低制造費(fèi)用和運(yùn)行成本，通常采用短初級(jí)長(zhǎng)次級(jí)方案，如圖1-2所示。圖1-2短初級(jí)長(zhǎng)次級(jí)方案永磁同步直線電機(jī)工作方式與傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)不同，前者可以將電能直接轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)，而不必使用傳統(tǒng)直線運(yùn)動(dòng)解決方案中的機(jī)械傳動(dòng)裝置，從根本上消除了機(jī)械傳動(dòng)裝置所帶來(lái)的誤差。此外永磁同步直線電機(jī)具有單位體積功率密度大、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)。由于直線電機(jī)相比傳統(tǒng)直線運(yùn)動(dòng)解決方案具有諸多優(yōu)點(diǎn)，所以被廣泛應(yīng)用到各種領(lǐng)域。在軌道交通方面，全世界已經(jīng)有多個(gè)國(guó)家將直線電機(jī)應(yīng)用在其地鐵線路上；在3D打印行業(yè)，精度更高的直線電機(jī)已經(jīng)開(kāi)始逐步取代傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)與皮帶的組合；在軍事領(lǐng)域，我國(guó)正在研究應(yīng)用于航空母艦的基于直線電機(jī)系統(tǒng)的電磁彈射系統(tǒng)；在民用領(lǐng)域，有多家電梯生產(chǎn)廠商正在研究將直線電機(jī)應(yīng)用于消費(fèi)級(jí)電梯市場(chǎng)及智能車(chē)庫(kù)上。對(duì)直線電機(jī)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(duì)鐵心式永磁同步直線電機(jī)，無(wú)鐵心永磁同步直線電機(jī)的研究相對(duì)較少。無(wú)鐵心永磁同步直線電機(jī)雖然推理密度小，但是推力波動(dòng)小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，非常適合負(fù)載較小但是對(duì)精度要求較高的場(chǎng)合，而目前針對(duì)這方面的研究不多，所以針對(duì)無(wú)鐵心永磁同步直線電機(jī)的本體及控制方面的研究在理論及應(yīng)用方面都具有重

第1章緒論5多旋轉(zhuǎn)電機(jī)的研究成果不能直接應(yīng)用，需要發(fā)展出以套針對(duì)直線電機(jī)的研究理論。目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)有很多研究所及高校的研究專家開(kāi)展了對(duì)直線電機(jī)的理論研究，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新，提出了多種結(jié)構(gòu)新穎的直線電機(jī)，甚至將直線電機(jī)反過(guò)來(lái)應(yīng)用到旋轉(zhuǎn)電機(jī)的領(lǐng)域，例如博智達(dá)公司的環(huán)形直線電機(jī)。圖1-3環(huán)形直線電機(jī)直線電機(jī)的研究發(fā)展也體現(xiàn)在直線電機(jī)的材料上。由于直線電機(jī)具有高精度的特點(diǎn)，因此其常被應(yīng)用到全自動(dòng)引線鍵合機(jī)中，其中動(dòng)子的結(jié)構(gòu)通常采用玻璃纖維，但是為了提高動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能，設(shè)備生產(chǎn)商考慮利用剛性更高、質(zhì)量更輕的碳纖維復(fù)合材料取代玻璃纖維。直線電機(jī)雖然發(fā)展出了不同類(lèi)型，但是其種類(lèi)仍然有限，結(jié)構(gòu)變化形式少，為了將直線電機(jī)更好的應(yīng)用在各種不同的場(chǎng)合，需要根據(jù)不同場(chǎng)景下的獨(dú)特需求研究和開(kāi)發(fā)出相應(yīng)功能和使用條件的直線電機(jī)，例如超聲直線電機(jī)、高溫超導(dǎo)直線電機(jī)等。直線電機(jī)雖然具有控制精度較高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，但是它也存在明顯的缺點(diǎn)，例如對(duì)于鐵芯式永磁同步直線電機(jī)來(lái)說(shuō)，雖然其推力大，但是其齒槽效應(yīng)也較大，同時(shí)由于法向吸引力較大及動(dòng)子質(zhì)量將達(dá)，因此其動(dòng)態(tài)相應(yīng)效果不好，且推力波動(dòng)明顯，影響電機(jī)的高精度控制；對(duì)于無(wú)鐵芯永磁同步直線電機(jī)來(lái)說(shuō)，雖然動(dòng)子質(zhì)量輕、動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，但是推力較校因此解決這些現(xiàn)有直線電機(jī)存在的問(wèn)題也是一種直線電機(jī)的研究和發(fā)展趨勢(shì)。解決這些問(wèn)題現(xiàn)在主要有三種研究方向：第一種是對(duì)現(xiàn)有直線電機(jī)本體進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，通過(guò)仿真計(jì)算及試制樣機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證；第二種是不斷提高直線電機(jī)的控制技術(shù)，電子技術(shù)的不斷發(fā)展使數(shù)字信號(hào)處理的速度不斷加快，使以往復(fù)雜的控制算法的實(shí)現(xiàn)成為可能；第三種是創(chuàng)新直線電機(jī)結(jié)構(gòu)，研究新型的直線電機(jī)。1.3直線電機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展直

【參考文獻(xiàn)】：
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