發(fā)布時間：2020-06-29 18:05

【摘要】：本文首先介紹了直線電機的發(fā)展歷史、研究現(xiàn)狀以及常見幾種直線電機的特點。圓筒直線電機不存在一般直線電機所固有的橫向端部效應,制作成本低,使用壽命長,具有十分廣闊的應用前景。然而,圓筒直線電機的磁鏈特性十分復雜,無法通過精確的數(shù)學表達式加以描述。有限元分析法雖然計算結(jié)果準確,但是計算時間太長,對于計算機硬件的要求也很高,延長了電機的設計流程。而等效磁路法計算時間短,在計算誤差可接受的情況下,可以用來進行電機設計的初步核算。因此本文選擇采用等效磁路法對圓筒直線電機的磁鏈特性進行研究。本文以單相圓筒開關磁阻直線電機以及單相圓筒永磁直線電機為研究對象,通過分析其磁場分布情況,得到了它們的二維以及三維等效磁路模型,并且通過與實驗結(jié)果的對比,驗證了所給出的等效磁路模型的準確性。根據(jù)單相圓筒開關磁阻直線電機以及單相圓筒永磁直線電機的幾何尺寸,在有限元仿真軟件FLUX中分別建立這兩臺電機的三維有限元模型。通過三維有限元模型計算得到了兩臺電機在不同動子位置下的磁鏈以及磁感應強度分布情況。通過分析磁鏈的走向以及疏密,為接下來建立這兩臺電機的等效磁路模型打下基礎。在三維有限元模型計算的基礎上,搭建了單相圓筒開關磁阻直線電機以及單相圓筒永磁直線電機的二維等效磁路模型。通過將兩臺電機分解為若干部分,得到每一部分磁阻的表達式,從而計算出兩臺電機的磁鏈特性。采用高斯-賽德爾迭代法,解決了電機內(nèi)部磁飽和效應的計算問題,使得二維等效磁路模型所計算出的磁鏈特性更加符合實際。通過分析兩臺電機中的漏磁現(xiàn)象,將二維等效磁路模型推廣到三維空間中,分別給出了單相圓筒開關磁阻直線電機以及單相圓筒永磁直線電機的三維等效磁路模型。隨后分別分析了兩臺電機的三維等效磁路模型,得到了兩臺電機的磁鏈特性。相較于二維等效磁路模型,三維等效磁路模型的計算精度更高。在MATLAB/Simulink仿真平臺中,建立了單相圓筒開關磁阻直線電機以及單相圓筒永磁直線電機的仿真模型。將等效磁路模型得到的磁鏈數(shù)據(jù)分別導入兩臺電機的磁鏈計算模塊中,得到兩臺電機在不同速度下的電壓以及電流波形。隨后對兩臺樣機的磁鏈、靜態(tài)力以及電壓、電流進行實驗驗證。結(jié)果表明,在相同條件下仿真結(jié)果與其對應的實測結(jié)果相符,驗證了所給出的等效磁路模型的準確性。
【學位授予單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TM359.4
【圖文】：

動子外徑 d119.6動子內(nèi)徑 d23.6定子軛厚 h14.0定子槽深 h217.5定子槽寬 w131.0定子極寬 w24.0動子軛厚 h34.0動子槽深 h44.0動子槽寬 w312.5動子極寬 w45.0氣隙寬度 g 0.2疊片厚度 L 65.0維有限元模型建立表2-1中單相圓筒開關磁阻直線電機的幾何參數(shù)可以利用有限 構建其三維有限元模型，如圖 2-3 所示。利用單相圓筒開關磁性，為了減少有限元計算量，本文建立了四分之一的三維有

開關磁阻直線電機的行程是-5mm 到 5mm，將定子極中心合的位置定義為零位置，距零位置沿 y 軸負方向 5mm 處距零位置 y 軸正方向 5mm 處設置為終止位置。最后，將間所夾的氣隙定義為“Compressible”的可壓縮狀態(tài)。限元模型的剖分相圓筒開關磁阻直線電機進行有限元計算之前，需要對于進行剖分。剖分是指將有限元模型劃分為許多規(guī)則形狀的模型中，一般劃分為六面體。為了提高有限元計算的計算機的幾何屬性與物理屬性均考慮其中。換言之，對于比較分，此處的磁場分布比較復雜，需要進行比較密集的剖分域，則不需要進行太過細密的剖分。這樣做也可以節(jié)省計。FLUX 具有自動剖分的功能，一般情況下，采用自動剖的要求。當然用戶也可以根據(jù)自身的實際需要更改剖分相圓筒開關磁阻直線電機的剖分情況。

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 謝海良;王愛花;;車用開關磁阻電機的準線性數(shù)學建模與仿真[J];電子測試;2015年01期

2 宋小川;王家軍;;開關磁阻電動機的一種磁鏈建模方法研究[J];機電工程;2014年11期

3 趙振民;張洋;;基于神經(jīng)網(wǎng)絡的五相內(nèi)置式永磁電動機的模型參考自適應控制[J];機械制造與自動化;2013年02期

4 李立毅;黃旭珍;寇寶泉;潘東華;;基于有限元法的圓筒型直線電機溫度場數(shù)值計算[J];電工技術學報;2013年02期

5 陳梁遠;李黎川;;往復式開關磁阻直線電機的效率最大化控制[J];西安交通大學學報;2012年10期

6 邵非非;陳鋼;;無刷直流盤式電機渦流計算[J];微電機;2011年10期

7 陳衛(wèi)寶;范承志;葉云岳;;圓筒永磁直線電機齒槽力綜合優(yōu)化[J];哈爾濱工程大學學報;2011年07期

8 王江波;李耀華;嚴陸光;;長初級雙邊直線電機高性能控制策略[J];電工技術學報;2011年05期

9 王偉炳;楊志超;;基于徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡的SR電動機定子徑向力建模[J];電氣應用;2010年16期

10 金鑫;昝小舒;;雙邊開關磁阻直線電動機的設計[J];工礦自動化;2010年07期

本文編號：2734164