间隔绕组永磁直线电机设计研究
发布时间：2021-01-07 21:02
永磁直线电机由于其具有高推力密度、高速度和高加速度等优点,被广泛的应用于高精度数控设备、半导体加工及高速物流等商业场合。分数槽永磁电机具有更高效率、更小损耗以及更低成本,因此分数槽永磁直线电机的应用场合不断扩大。但是其固有的磁阻力增大了电机的推力波动,使得永磁直线电机的发展受到了限制。本文针对分数槽绕组永磁电机的特点,分析了分数槽永磁电机的设计特点与极槽配合的约束条件,介绍了一种计算分数槽电机绕组系数的方法。详细介绍了永磁直线电机电磁设计的过程,并给出了本文具体电机的设计方案。为了对分数槽永磁直线电机的性能进一步的研究,设计了四种不同极槽配合的永磁直线电机,并对不同极槽配合和极弧系数对电机产生的影响进行了分析。重点研究不同绕组类型对永磁直线电机产生的影响,并得出间隔绕组结构较全齿绕组结构电机具有更好的推力性能以及容错能力,但是空载反电势谐波含量较大。为提高间隔绕组电机的推力性能,将不等齿结构应用于永磁直线电机。推导出了永磁直线电机的齿槽力以及电磁推力的解析式,并以12极18槽和13极18槽间隔绕组永磁直线电机为例进行建模与仿真分析,结果显示不等齿宽间隔绕组结构可以降低电机的齿部磁密,有...
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
直线电机类型
沈阳工业大学硕士学位论文16a空载时外磁路等效图b负载时外磁路等效图图2.5外磁路等效图Fig.2.5Equivalentdiagramofexternalmagneticcircuit在电路中表示负载运行，即在主磁路中加个电枢磁动势Fa，因此负载下电机的等效电路图可表示为：图2.6永磁直线电机等效磁路图Fig.2.6Equivalentmagneticcircuitdiagramofpermanentmagnetlinearmotor（2）空载工作点的计算：求解永磁体空载工作点的流程图如下：开始输入迭代误差ε和空载漏磁系数σ0假设空载工作点b′m0空载主磁通φδ0=b′m0BrAm/σ0主磁导Λδ=φδ0/ΣF及其标幺值λδ外磁路总磁导标幺值λt=σ0λδ永磁体工作点bm0=λt/(λt+1)Abs(bm0-bm0)/bm0ε？结束Yesbm0=（bm0+bm0）/2No图2.7永磁体空载工作点的流程图Fig.2.7Flowchartofnoloadworkingpointofpermanentmagnet
?3.1极槽配合对电机性能的影响3.1.1不同极槽配合电机齿槽力的分析选择极槽配合是设计电机的初始步骤，对于分数槽永磁电机来说，每个一齿和每一块永磁体一般会处于不同的相对位置，因此每个齿与永磁体相互作用，就会产生不同相位的推力波动。所以合理对极槽配合进行选取，能够削弱电机的齿槽力，提高电机的推力性能[46-47]。文献[33]对永磁直线电机的齿槽力进行解析分析，并推导出当极槽数值互质的情况下电机的齿槽力最校本文对10极12槽、11极12槽、12极18槽以及13极18槽全齿绕组永磁直线电机进行分析。电机分析模型如图3.1所示：a10极12槽b11极12槽c12极18槽d13极18槽图3.1电机分析模型图Fig.3.1Motoranalysismodeldiagrams不同极槽配合下的永磁直线电机的齿槽力如图3.2所示，从仿真结果可以看出，分数槽永磁直线电机的齿槽力都可以控制在很小的范围之内，并且呈现周期性的变化。从结果可以分析出，在极弧系数以及槽形尺寸相同的条件下，当电机槽数相同时，极槽数互质的极槽配合，齿槽力要小很多。13极18槽电机齿槽力是12极18槽电机的56%，11极12槽电机的齿槽力是10极12槽电机的82%，并且综合四种极槽配合电机来看，沈阳工业大学硕士学位论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]永磁直线电动机结构及研究发展综述[J]. 卢琴芬,沈燚明,叶云岳. 中国电机工程学报. 2019(09)
[2]永磁直线同步电机的端部力分析及其优化[J]. 姜敞,赵亮,曹扬. 微电机. 2017(06)
[3]不同极槽配合内置永磁电机转矩性能研究[J]. 徐重鹤,张炳义. 微电机. 2017(04)
[4]Halbach阵列永磁同步直线电机边端力最小化研究[J]. 王斐然,廖有用,陈进华,张驰,罗均. 微特电机. 2017(04)
[5]无铁心永磁同步直线电机推力谐波分析与消除[J]. 支凡,张鸣,朱煜,李鑫. 中国电机工程学报. 2017(07)
[6]以推力波动抑制为目标的永磁直线电机设计与分析[J]. 唐明,牛灏然,赵东东,梁得亮. 微电机. 2016(04)
[7]分数槽集中绕组永磁同步直线电机磁场解析计算[J]. 许孝卓,汪旭东,封海潮,王培龙,司纪凯. 电工技术学报. 2015(14)
[8]永磁同步直线电机磁阻力分析及抑制措施[J]. 韩雪岩,祁坤,张哲,贾建国. 电工技术学报. 2015(06)
[9]分数槽集中绕组嵌入式永磁同步电机设计[J]. 王玉彬,孙建鑫. 电工技术学报. 2014(05)
[10]错位式双边型永磁直线同步电机优化设计[J]. 卢琴芬,张新敏,黄立人,叶云岳. 电工技术学报. 2013(11)
博士论文
[1]永磁直线同步电机推力波动的分析与削弱研究[D]. 姚艺华.浙江大学 2018
[2]绕组分段永磁直线同步电机驱动控制系统关键技术研究[D]. 祝贺.哈尔滨工业大学 2015
[3]精密运动平台用永磁直线同步电机的磁场分析与电磁力研究[D]. 唐勇斌.哈尔滨工业大学 2014
[4]分数槽集中绕组永磁同步电机的若干问题研究[D]. 段世英.华中科技大学 2014
[5]永磁直线伺服电机及其冷却系统研究[D]. 张玉秋.浙江大学 2013
[6]短时高过载无槽圆筒型永磁直线电机电磁及温升特性研究[D]. 黄旭珍.哈尔滨工业大学 2012
硕士论文
[1]电动汽车分数槽永磁同步磁阻电机设计[D]. 年恒震.沈阳工业大学 2019
[2]低速大推力分数槽绕组圆筒型永磁直线电机设计与优化[D]. 杨岳.哈尔滨理工大学 2019
[3]分数槽集中绕组永磁同步电机的分析[D]. 黄信.广东工业大学 2018
[4]电动汽车用分数槽集中绕组永磁电机设计与分析[D]. 雷蕾.东南大学 2018
[5]双边错位高速分数槽集中绕组永磁直线同步电机的研究[D]. 葛庆稳.哈尔滨工业大学 2017
[6]分数槽集中绕组永磁电机的低谐波设计与分析[D]. 陈海游.江苏大学 2016
[7]无铁芯永磁同步直线电机的研究[D]. 马振琦.东南大学 2015
[8]分数槽集中绕组永磁同步直线电机性能分析与计算[D]. 王培龙.河南理工大学 2014
[9]永磁同步直线电机的设计及其磁阻力的优化[D]. 章达众.宁波大学 2013
[10]永磁直线电机的电磁设计及磁阻力研究[D]. 杜卫民.河南理工大学 2009
本文编号：2963238
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
直线电机类型
沈阳工业大学硕士学位论文16a空载时外磁路等效图b负载时外磁路等效图图2.5外磁路等效图Fig.2.5Equivalentdiagramofexternalmagneticcircuit在电路中表示负载运行，即在主磁路中加个电枢磁动势Fa，因此负载下电机的等效电路图可表示为：图2.6永磁直线电机等效磁路图Fig.2.6Equivalentmagneticcircuitdiagramofpermanentmagnetlinearmotor（2）空载工作点的计算：求解永磁体空载工作点的流程图如下：开始输入迭代误差ε和空载漏磁系数σ0假设空载工作点b′m0空载主磁通φδ0=b′m0BrAm/σ0主磁导Λδ=φδ0/ΣF及其标幺值λδ外磁路总磁导标幺值λt=σ0λδ永磁体工作点bm0=λt/(λt+1)Abs(bm0-bm0)/bm0ε？结束Yesbm0=（bm0+bm0）/2No图2.7永磁体空载工作点的流程图Fig.2.7Flowchartofnoloadworkingpointofpermanentmagnet
?3.1极槽配合对电机性能的影响3.1.1不同极槽配合电机齿槽力的分析选择极槽配合是设计电机的初始步骤，对于分数槽永磁电机来说，每个一齿和每一块永磁体一般会处于不同的相对位置，因此每个齿与永磁体相互作用，就会产生不同相位的推力波动。所以合理对极槽配合进行选取，能够削弱电机的齿槽力，提高电机的推力性能[46-47]。文献[33]对永磁直线电机的齿槽力进行解析分析，并推导出当极槽数值互质的情况下电机的齿槽力最校本文对10极12槽、11极12槽、12极18槽以及13极18槽全齿绕组永磁直线电机进行分析。电机分析模型如图3.1所示：a10极12槽b11极12槽c12极18槽d13极18槽图3.1电机分析模型图Fig.3.1Motoranalysismodeldiagrams不同极槽配合下的永磁直线电机的齿槽力如图3.2所示，从仿真结果可以看出，分数槽永磁直线电机的齿槽力都可以控制在很小的范围之内，并且呈现周期性的变化。从结果可以分析出，在极弧系数以及槽形尺寸相同的条件下，当电机槽数相同时，极槽数互质的极槽配合，齿槽力要小很多。13极18槽电机齿槽力是12极18槽电机的56%，11极12槽电机的齿槽力是10极12槽电机的82%，并且综合四种极槽配合电机来看，沈阳工业大学硕士学位论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]永磁直线电动机结构及研究发展综述[J]. 卢琴芬,沈燚明,叶云岳. 中国电机工程学报. 2019(09)
[2]永磁直线同步电机的端部力分析及其优化[J]. 姜敞,赵亮,曹扬. 微电机. 2017(06)
[3]不同极槽配合内置永磁电机转矩性能研究[J]. 徐重鹤,张炳义. 微电机. 2017(04)
[4]Halbach阵列永磁同步直线电机边端力最小化研究[J]. 王斐然,廖有用,陈进华,张驰,罗均. 微特电机. 2017(04)
[5]无铁心永磁同步直线电机推力谐波分析与消除[J]. 支凡,张鸣,朱煜,李鑫. 中国电机工程学报. 2017(07)
[6]以推力波动抑制为目标的永磁直线电机设计与分析[J]. 唐明,牛灏然,赵东东,梁得亮. 微电机. 2016(04)
[7]分数槽集中绕组永磁同步直线电机磁场解析计算[J]. 许孝卓,汪旭东,封海潮,王培龙,司纪凯. 电工技术学报. 2015(14)
[8]永磁同步直线电机磁阻力分析及抑制措施[J]. 韩雪岩,祁坤,张哲,贾建国. 电工技术学报. 2015(06)
[9]分数槽集中绕组嵌入式永磁同步电机设计[J]. 王玉彬,孙建鑫. 电工技术学报. 2014(05)
[10]错位式双边型永磁直线同步电机优化设计[J]. 卢琴芬,张新敏,黄立人,叶云岳. 电工技术学报. 2013(11)
博士论文
[1]永磁直线同步电机推力波动的分析与削弱研究[D]. 姚艺华.浙江大学 2018
[2]绕组分段永磁直线同步电机驱动控制系统关键技术研究[D]. 祝贺.哈尔滨工业大学 2015
[3]精密运动平台用永磁直线同步电机的磁场分析与电磁力研究[D]. 唐勇斌.哈尔滨工业大学 2014
[4]分数槽集中绕组永磁同步电机的若干问题研究[D]. 段世英.华中科技大学 2014
[5]永磁直线伺服电机及其冷却系统研究[D]. 张玉秋.浙江大学 2013
[6]短时高过载无槽圆筒型永磁直线电机电磁及温升特性研究[D]. 黄旭珍.哈尔滨工业大学 2012
硕士论文
[1]电动汽车分数槽永磁同步磁阻电机设计[D]. 年恒震.沈阳工业大学 2019
[2]低速大推力分数槽绕组圆筒型永磁直线电机设计与优化[D]. 杨岳.哈尔滨理工大学 2019
[3]分数槽集中绕组永磁同步电机的分析[D]. 黄信.广东工业大学 2018
[4]电动汽车用分数槽集中绕组永磁电机设计与分析[D]. 雷蕾.东南大学 2018
[5]双边错位高速分数槽集中绕组永磁直线同步电机的研究[D]. 葛庆稳.哈尔滨工业大学 2017
[6]分数槽集中绕组永磁电机的低谐波设计与分析[D]. 陈海游.江苏大学 2016
[7]无铁芯永磁同步直线电机的研究[D]. 马振琦.东南大学 2015
[8]分数槽集中绕组永磁同步直线电机性能分析与计算[D]. 王培龙.河南理工大学 2014
[9]永磁同步直线电机的设计及其磁阻力的优化[D]. 章达众.宁波大学 2013
[10]永磁直线电机的电磁设计及磁阻力研究[D]. 杜卫民.河南理工大学 2009
本文编号：2963238
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlidianqilunwen/2963238.html
