混合励磁式和永磁式开关磁链双边直线电机研究
本文选题:开关磁链直线电机 切入点:无轭部 出处:《浙江大学》2017年硕士论文
【摘要】:随着直驱技术的快速发展,直线电机已经被普遍应用于交通轨道以及工业控制等领域中。相较于旋转电机,直线电机无需中间传动部件,使得整个系统效率得到了很大的提升。开关磁链永磁直线电机(Flux Switching Permanent Magnet Linear Motor,FSPMLM)由于其较高的推力密度、简单的次级结构等优点,更加适合应用于高速精密的工业生产中。单边型FSPMLM存在法向力较大、永磁体用量较多、磁场不可调等缺点。为了解决以上问题,本文提出了无轭部多齿开关磁链双边直线电机(Multi-Tooth Flux Switching Double-sided Linear Motor,MTFSDSLM),包括纯永磁励磁和混合励磁两种拓扑结构。MTFSDSLM中间初级为多齿结构,保证同样推力密度情况下节省了永磁体用量,削弱了端部效应引起的定位力,且法向力几乎为零。当采用混合励磁式结构时还使得电机磁场能够灵活调节,提升运行范围。本文以无轭部MTFSDSLM结构为研究对象,首先介绍说明了 MTFSLM的运行原理和数学模型。其次,基于有限元方法(Finite Element Method,FEM),对比了永磁式无轭部MTFSDSLM和普通.MTFSDSLM的电磁性能,表明了无轭部式MTFSDSLM的优势,并通过解析模型的计算给出了其最优极槽配合规律。随后,在永磁式无轭部MTFSDSLM结构的基础上,提出了 一种可行的混合励磁式结构,深入分析了该结构的磁场调节性能并对该结构的关键参数进行了逐一优化设计;分析总结了纯永磁结构与混合励磁结构各自的优势及应用场合。最后,介绍了纯永磁式无轭部MTFSDSLM的样机情况,分析了样机制造中可能出现的误差以及对电机性能的影响,并由样机测试结果验证了仿真分析的正确性。
[Abstract]:With the rapid development of direct drive technology, linear motor has been widely used in traffic track and industrial control.Compared with rotating motor, linear motor does not need intermediate transmission parts, so the efficiency of the whole system is greatly improved.The switched flux permanent magnet linear motor Flux Switching Permanent Magnet Linear Motor FSPMLM is more suitable for high speed and precision industrial production due to its high thrust density and simple secondary structure.The single side FSPMLM has the disadvantages of large normal force, high permanent magnet consumption and unadjustable magnetic field.In order to solve the above problems, this paper presents a multi-Tooth Flux Switching Double-sided Linear motor MTFSDSLM with no yoke, which consists of two topologies, pure permanent magnet excitation and mixed excitation. The middle part of MTFSDSLM is multi-tooth structure.When the same thrust density is ensured, the permanent magnet consumption is saved, the locating force caused by the end effect is weakened, and the normal force is almost zero.When the hybrid excitation structure is adopted, the magnetic field of the motor can be adjusted flexibly and the operation range can be increased.In this paper, the yoke-free MTFSDSLM structure is taken as the research object. Firstly, the operation principle and mathematical model of MTFSLM are introduced.Secondly, based on finite Element method, the electromagnetic properties of permanent magnet yoke free MTFSDSLM and ordinary. MTF SDSLM are compared. The advantages of yoke free MTFSDSLM are shown, and the optimal pole-slot matching law is given through the calculation of analytical model.Then, based on the permanent magnet yoke free MTFSDSLM structure, a feasible hybrid excitation structure is proposed, and the magnetic field regulation performance of the structure is deeply analyzed, and the key parameters of the structure are optimized one by one.The advantages and applications of pure permanent magnet structure and hybrid excitation structure are analyzed and summarized.Finally, the prototype of pure permanent magnet yoke free MTFSDSLM is introduced, the possible errors in prototype manufacturing and the influence on motor performance are analyzed, and the correctness of the simulation analysis is verified by the test results of the prototype.
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TM359.4
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,本文编号:1712422
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