無槽圓筒型永磁直線電機的推力特性研究.pdf

1、無槽結(jié)構(gòu)圓筒永磁直線電機（Permanent Magnet Linear Motor,PMLM）不含齒槽結(jié)構(gòu)，且其橫向鐵芯不開斷，所以此類結(jié)構(gòu)電機只存在縱向邊端效應(yīng)，同時由電機等效氣隙大使得初級的電樞反應(yīng)較小，因此無槽圓筒PMLM以其運行平穩(wěn)且推力變化范圍大的特點在直驅(qū)場合越來越得到廣泛的應(yīng)用。提升電機推力一直是直線電機研究背景下的重點，同時分析直線電機端部效應(yīng)對電機推力的影響對提高電機精度及性能具有重要意義。本文以無槽圓筒PMLM為分

2、析對象，分別從增加電機輸出推力以及抑制電機推力波動兩個方面開展此類電機的推力特性研究。針對無槽電機漏磁較大而導(dǎo)致電機磁負荷較低的問題，以此為基礎(chǔ)開展凸型磁極電機磁場規(guī)律解析分析及其尺寸優(yōu)化，從增加電機磁負荷方面對提高電機推力進行研究。采用熱路法對電機虛槽內(nèi)繞組的發(fā)熱規(guī)律進行分析并對繞組進行熱結(jié)構(gòu)優(yōu)化，從增加電機承受熱負荷能力并提高電機峰值推力進行優(yōu)化分析。針對無槽圓筒PMLM的邊端效應(yīng)，對電機邊端磁場進行分析及優(yōu)化，以降低電機推力波動。

3、
　　本文首先分析了無槽電機與有槽電機相比其磁路的特殊性，采用磁路法與有限元相結(jié)合確定了電機的主要尺寸，分別從磁極厚度和氣隙長度對氣隙磁密的影響，初級繞組厚度和初級鐵芯厚度對電機推力的影響幾個方面進行了研究，對電機電磁負荷分配規(guī)律進行分析并完成了尺寸初步優(yōu)化。
　　其次采用磁矢位邊界法對凸型磁極的磁場規(guī)律進行解析計算，以磁場解析結(jié)果為基礎(chǔ)分析了凸型磁極尺寸對漏磁系數(shù)及推力的影響規(guī)律，通過對比分析了凸型磁極與傳統(tǒng)矩型磁極相比在

4、增加電機磁負荷提升推力方面的效果。通過對無槽圓筒PMLM樣機研制，進行了空載反電勢測試以及靜推力測試，驗證了對凸型磁極提升推力所做分析的正確性。
　　再次采用熱路法推導(dǎo)虛槽繞組的熱阻分布，通過分析繞組內(nèi)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化時槽內(nèi)熱阻的變化規(guī)律，比較優(yōu)化前后電機溫升變化，并仿真驗證了其在增加電機熱負荷能力并增加峰值推力的效果。此外分析了凸型磁極在抑制漏磁提高電機磁負荷并降低電機電負荷方面的效果。通過溫升實驗驗證了所做分析的正確性。