永磁直线开关磁链电机的设计与特性分析
本文关键词:永磁直线开关磁链电机的设计与特性分析 出处:《河南理工大学》2015年硕士论文 论文类型:学位论文
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【摘要】:由于城市轨道运输系统的发展需要,永磁直线电机得获得了大量的研究与应用,由于电机本身特点,也存在着诸多需要克服的主要问题,如造价较高、维修困难、维护复杂等。与传统直线电机相比,永磁直线开关磁链电机(PMFSLM)可以将永磁体和电枢线圈都设置在较短的一侧,大大减少了所用永磁体或线圈的数量,降低了成本与维修难度,该电机受到越来越多的关注,有较为广阔的应用前景。文章首先介绍了PMFSLM国内外相关研究现状和工作原理;推导了在ABC及dq0坐标系下的数学模型;基于旋转永磁开关磁链电机(PMFS)的理论对PMFSLM进行初步设计,得到初级与次级齿高、齿宽、永磁体宽度、绕组绕线方式、绕组匝数等主要参数;建立有限元模型进行仿真,主要分析结构参数对电机推力性能的影响,进行校核后得出PMFSLM初步机械结构设计;分析电机在空载、负载下的磁场分布;绘出电机功角曲线,得到电机最大推力。其次,采用增加综合辅助齿的方法来减小磁阻力,验证了端部结构的优化可以在一定程度上改善端部效应;对比分析了电机在采用辅助齿前后的推力大小、推力波动、反电势对称性及电感的变化;比较了在不同气隙下磁链、反电势及推力的变化趋势。最后对电机进行热源确定,计算电机各部件损耗、导热系数、散热系数及对流系数,采用有限元对热场模型分析,并以此为基础对电机温度场分布进行了研究,为此类电机的以后进一步设计和优化提供了一定依据。
[Abstract]:Due to the development of urban rail transit system, permanent magnet linear motor has been a lot of research and application, because of the characteristics of the motor itself, there are many main problems to be overcome, such as high cost. Compared with the traditional linear motor, the permanent magnet linear switched flux motor (PMFSLM) can set the permanent magnet and armature coil on the shorter side. It greatly reduces the number of permanent magnets or coils used, reduces the cost and maintenance difficulty, and attracts more and more attention. This paper first introduces the research status and working principle of PMFSLM at home and abroad. The mathematical models in ABC and dq0 coordinate systems are derived. The primary and secondary tooth height, tooth width, permanent magnet width and winding winding mode are obtained by the primary and secondary tooth height design based on the theory of rotating permanent magnet switched flux linkage motor (PMSM). Winding turns and other main parameters; The finite element model is established to simulate, and the influence of structural parameters on the thrust performance of the motor is analyzed. After checking, the preliminary mechanical structure design of PMFSLM is obtained. The magnetic field distribution of the motor under no load and load is analyzed. The power angle curve of the motor is drawn to obtain the maximum thrust of the motor. Secondly, the method of increasing the synthetic auxiliary teeth is used to reduce the magnetic resistance, which verifies that the optimization of the end structure can improve the end effect to a certain extent. The magnitude of thrust, the fluctuation of thrust, the symmetry of reverse EMF and the change of inductance before and after the use of auxiliary teeth are compared and analyzed. The variation trend of flux, reverse EMF and thrust under different air gap is compared. Finally, the heat source of motor is determined, and the loss, thermal conductivity, heat dissipation coefficient and convection coefficient of each part of the motor are calculated. Based on the finite element analysis of the thermal field model, the temperature field distribution of the motor is studied, which provides a basis for the further design and optimization of this kind of motor.
【学位授予单位】:河南理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TM302
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本文编号:1409745
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