圆筒型永磁直线电机样机改进设计

发布时间：2017-09-23 17:18

  本文关键词：圆筒型永磁直线电机样机改进设计

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【摘要】：直线电机作为新型的动力装置,相比于传统的“旋转电机+滚珠丝杠”的传动方式,不仅取消了机械传动链带来的不良影响,还具有结构简单、反应速度快、系统效率高等优点,越来越受到人们的广泛关注。本文所研究的圆筒型永磁直线电机应用于闸机门的驱动装置,根据原有样机存在的不足,设计了新的圆筒型永磁直线电机方案。在设计时不仅要提高其电磁推力性能,还要减小电机运行期间的发热程度,以免发热影响电机的寿命以及其运行的可靠性。文章主要针对圆筒型永磁直线电机的研究与设计展开工作,主要包括以下几个方面:首先,详细介绍了圆筒型永磁直线电机的结构特点及其工作原理。根据圆筒型永磁直线电机的结构特性,在结合磁路法以及有限元法的基础上,得到了圆筒型永磁直线电机设计的基本方法,确定并验证电机尺寸设计的合理性。其次,根据原有样机存在电磁推力不足、推力波动严重以及发热明显等问题,分别分析了次级轴尺寸、初级长度、充磁方式以及初级槽口尺寸等等对以上问题的影响。并将新的方案与原有方案在电磁推力密度以及磁路设计合理性等方面进行对比,验证了新的圆筒型永磁直线电机在性能上有了明显的改善。最后,利用原有样机验证了以上电机设计方法的可行性。针对原样机运行过程中的发热现象,提出通过填充绝缘导热硅脂的方法加强电机的散热性能,提高其运行性能。加强散热措施前后样机的温升对比实验数据表明,改进后的样机散热效果得到了明显改善。通过本文的研究与分析为以后的圆筒型永磁直线电机理论设计提供一定的理论指导。
【关键词】：圆筒型永磁直线电机 磁场分析 结构设计 推力 温升
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM359.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-12
• 1.1 课题研究的背景及意义8-9
• 1.2 圆筒型永磁直线电机研究现状9-10
• 1.3 圆筒型永磁直线电机设计概况10-11
• 1.4 本课题研究的主要内容11-12
• 第2章 圆筒型永磁直线电机基本理论与瞬态场分析介绍12-19
• 2.1 圆筒型永磁直线电机基本结构与原理12-14
• 2.1.1 圆筒型永磁直线电机基本结构12-13
• 2.1.2 圆筒型永磁直线电机工作原理13-14
• 2.2 电磁场理论基础14-15
• 2.2.1 麦克斯韦方程组14-15
• 2.2.2 有限元计算15
• 2.3 圆筒型永磁直线电机瞬态场分析理论与创建过程15-18
• 2.4 本章小节18-19
• 第3章 圆筒型永磁直线电机的设计19-31
• 3.1 圆筒型永磁直线电机的设计工作19
• 3.2 圆筒型永磁直线电机的设计过程19-24
• 3.2.1 槽极数的确定19-20
• 3.2.2 主要尺寸的确定20
• 3.2.3 气隙的选取20
• 3.2.4 绕组的设计20-22
• 3.2.5 永磁体尺寸的确定22-23
• 3.2.6 初级长度的确定23-24
• 3.3 永磁直线电机的磁路计算24-27
• 3.4 圆筒型永磁直线电机工作性能分析27-30
• 3.5 本章小结30-31
• 第4章 各参数对圆筒型永磁直线电机性能影响分析31-45
• 4.1 轴向充磁与Halbach充磁结构对圆筒型永磁直线电机的影响31-34
• 4.1.1 Halbach充磁结构原理31
• 4.1.2 Halbach充磁结构对圆筒型永磁直线电机的影响31-34
• 4.2 槽极配合对圆筒型永磁直线电机的影响34-36
• 4.3 槽口宽度对圆筒型永磁直线电机的影响36-37
• 4.4 圆筒型永磁直线电机电磁推力的影响因素分析37-41
• 4.4.1 直线电机推力的计算37-38
• 4.4.2 次级轴的尺寸对直线电机电磁推力的影响38-39
• 4.4.3 端部效应对圆筒型永磁直线电机电磁推力的影响39-41
• 4.5 圆筒型永磁直线电机推力密度的提高41-42
• 4.6 圆筒型永磁直线电机磁场改善42-44
• 4.7 本章小结44-45
• 第5章 圆筒型永磁直线电机样机的改进加工及实验45-50
• 5.1 温升对电机的影响45-46
• 5.2 降低温升影响的措施46-48
• 5.3 温升测试实验48-49
• 5.4 本章小结49-50
• 第6章 总结50-51
• 参考文献51-54
• 在学研究成果54-55
• 致谢55

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