發(fā)布時(shí)間：2021-01-20 06:36

　　隨著稀土永磁材料釹鐵硼的發(fā)現(xiàn)和電機(jī)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(yùn)動(dòng)場(chǎng)景中,永磁直線電機(jī)已經(jīng)體現(xiàn)出其他電機(jī)所無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。從直線電機(jī)本體設(shè)計(jì)角度看,以往科研工作者的研究重點(diǎn)通常集中在輸出推力較小的單邊永磁同步直線電機(jī)及其推力波動(dòng)的優(yōu)化,而本文的側(cè)重點(diǎn)是在雙邊永磁直線電機(jī)設(shè)計(jì)上,可以簡(jiǎn)要概括為:介紹了直線電機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)及各個(gè)發(fā)展階段,對(duì)比了目前國(guó)內(nèi)外主要廠家最新直線電機(jī)產(chǎn)品性能,總結(jié)了國(guó)內(nèi)外科研機(jī)構(gòu)關(guān)于直線電機(jī)的最新研究成果;也重點(diǎn)介紹了國(guó)內(nèi)外專家和學(xué)者對(duì)減小直線電機(jī)推力波動(dòng)提出的結(jié)構(gòu)與控制方面的新方法與新理論。詳細(xì)闡述了用解析法設(shè)計(jì)每雙邊永磁直線電機(jī)的過程,包括兩種雙邊有鐵芯直線電機(jī)和一種雙邊U型無(wú)鐵芯永磁直線電機(jī);對(duì)于雙邊有鐵芯直線電機(jī)分別進(jìn)行了初級(jí)硅鋼片齒與槽、線圈排列方式的設(shè)計(jì),對(duì)于次級(jí)則進(jìn)行了永磁體和磁軛的設(shè)計(jì);分類討論雙邊無(wú)鐵芯U型直線電機(jī)各種類型繞組。通過引入電機(jī)內(nèi)部電磁場(chǎng)定理,將第一種雙邊有鐵芯直線電機(jī)的磁場(chǎng)模型簡(jiǎn)化為單邊永磁直線電機(jī)磁場(chǎng)模型,得出了這種直線電機(jī)內(nèi)部各個(gè)組成結(jié)構(gòu)的磁通密度數(shù)學(xué)表達(dá)式;對(duì)于雙邊無(wú)鐵芯永磁直線電機(jī)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(yè)數(shù)】：83 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)

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(jì)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(jī)器中蒸汽機(jī)被電動(dòng)機(jī)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(shí)代一躍發(fā)展到大規(guī)模工廠生產(chǎn)時(shí)代。按照各種類型電機(jī)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(jī)在各個(gè)方面的應(yīng)用最為廣泛。在旋轉(zhuǎn)電機(jī)發(fā)明不久，科學(xué)家們就在旋轉(zhuǎn)電機(jī)原理基礎(chǔ)上提出了直線電機(jī)模型[1]。旋轉(zhuǎn)電機(jī)具有種類多樣，輸出轉(zhuǎn)矩范圍寬泛，無(wú)論是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與控制方面已發(fā)展的相當(dāng)成熟，因此近幾十年來旋轉(zhuǎn)電機(jī)在新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jī)發(fā)展卻表現(xiàn)出相當(dāng)迅猛的勢(shì)頭，與旋轉(zhuǎn)電機(jī)相比，直線電機(jī)優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：一是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)直接輸出的是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)某些工業(yè)場(chǎng)景中需要直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，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(jī)可以產(chǎn)生直線運(yùn)動(dòng)，在進(jìn)給系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)到運(yùn)動(dòng)臺(tái)之間直接驅(qū)動(dòng)，使得整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)更加高效。二是定位精度高，，可以完全消除中間傳動(dòng)件發(fā)生變形所帶來的定位誤差影響，因此在數(shù)控機(jī)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(chǎng)所中有取代傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的趨勢(shì)（如圖1-2所示）。圖1-1旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)圖1-2U型無(wú)鐵芯直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)三是反應(yīng)靈敏、伺服性能良好，直線電機(jī)初級(jí)與次級(jí)之間無(wú)直接接觸，運(yùn)動(dòng)時(shí)運(yùn)動(dòng)部件與機(jī)架采用導(dǎo)軌滑塊連接與旋轉(zhuǎn)電機(jī)一樣，初級(jí)與次級(jí)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(jī)圖1-4十字形氣浮直線電機(jī)與大族電機(jī)相比同茂電機(jī)不僅生產(chǎn)各種類型的直線電機(jī)，還生產(chǎn)直線電機(jī)配套產(chǎn)品如霍爾傳感器、運(yùn)動(dòng)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(jī)，它具有推力大、加速快、輸出推力平穩(wěn)等特點(diǎn)，也采用了高效液體冷卻和內(nèi)置過熱保護(hù)裝置及齒槽力抑制技術(shù)。圖1-6是同茂電機(jī)生產(chǎn)的圓柱音圈直線電機(jī)模組，行程一般不超過50mm,音圈電機(jī)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(guó)內(nèi)80%的市常這種音圈電機(jī)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(jī)圖1-6同茂圓柱音圈直線式電機(jī)國(guó)內(nèi)研究直線電機(jī)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(guó)內(nèi)研究直線電機(jī)高校有浙江大學(xué)、沈陽(yáng)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(yáng)工業(yè)大學(xué)在唐任遠(yuǎn)院士帶領(lǐng)下在電機(jī)領(lǐng)域取得了豐碩的成果，目前該校擁有國(guó)家級(jí)永磁電機(jī)研發(fā)中心和教育部所屬特種電機(jī)實(shí)驗(yàn)室。在直線電機(jī)領(lǐng)域該校成功設(shè)計(jì)與制造出國(guó)內(nèi)首臺(tái)永磁同步直線電機(jī)樣機(jī)，各項(xiàng)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(wú)刷直流直線電機(jī)，其各項(xiàng)性能參數(shù)為：

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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