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垂直运输系统永磁直线同步电机优化设计

发布时间:2018-02-11 21:48

  本文关键词: 直线电机垂直运输系统 永磁直线同步电机 推力波动 绕组结构 模块化 出处:《浙江大学》2015年硕士论文 论文类型:学位论文


【摘要】:当前,垂直运输系统已经被广泛应用于生产生活中。相较于传统垂直运输系统,由直线电机驱动的运输系统由于其空间利用率高,速度快,效率高以及提升高度无限制等优势,受到学者的广泛关注与研究。而永磁直线同步电机(PMLSM)由于其较高推力密度与优良的驱动控制性能,成为最适合应用于垂直运输系统中的直线电机。本文针对PMLSM垂直运输系统推力波动大的缺点,从电机结构优化设计角度对其进行了深入研究。 首先,基于磁化强度法、能量法以及许克变换法,建立了表贴式PMLSM电磁推力与定位力波动的解析计算模型,分析了PMLSM推力波动产生的原因与变化规律,为进一步电机结构优化提供了参考。随后,针对特定的垂直运输系统使用条件,详细阐述了一台PMLSM初始参数的设计方法,同时,在总结现有PMLSM优化设计方法的基础上,给出了适用于垂直运输系统中的优化方法,使得优化后的电机推力波动大大减小,满足了系统的使用要求。 此外,本文还通过有限元计算分析了两种不同绕组形式的PMLSM在垂直运输系统中使用时驱动性能与制动性能的差异,发现相较于双层叠绕组结构,集中式绕组结构电机具有更好的驱动性能,但拥有制动力不足的缺点。考虑到实际系统中拥有机械抱闸装置,故集中式绕组为垂直运输系统的优先选择。 最后,针对垂直运输系统电机安装维护困难、制造成本高的缺点,本文提出了一种新型的绕组分段式PMLSM结构,该结构实现了电机的模块化生产与安装,提高了驱动性能与散热性能。通过样机制造与测试,验证了该模块化结构的正确性与可行性。
[Abstract]:At present, vertical transportation system has been widely used in production and life. Compared with traditional vertical transportation system, the transportation system driven by linear motor has the advantages of high space utilization, high speed, high efficiency and unlimited elevation. The permanent magnet linear synchronous motor (PMLSM) has high thrust density and excellent drive and control performance. It is the most suitable linear motor for vertical transportation system. Aiming at the disadvantage of large thrust fluctuation of PMLSM vertical transportation system, this paper makes a thorough study on it from the point of view of the optimum design of the motor structure. Firstly, based on magnetization method, energy method and Schulk transform method, an analytical calculation model of electromagnetic thrust and positioning force fluctuation of PMLSM is established, and the cause and variation law of PMLSM thrust fluctuation are analyzed. This paper provides a reference for further optimization of motor structure. Then, according to the specific use conditions of vertical transportation system, the design method of initial parameters of a PMLSM is elaborated in detail. At the same time, based on the summary of existing PMLSM optimization design methods, The optimization method suitable for vertical transportation system is presented, which can reduce the thrust fluctuation of the motor after optimization and meet the requirements of the system. In addition, the difference between driving performance and braking performance of two kinds of PMLSM with different windings in vertical transportation system is analyzed by finite element method. The centralized winding structure motor has better driving performance, but has the shortcoming of insufficient braking force. Considering the mechanical locking device in the actual system, centralized winding is the preferred choice of vertical transportation system. Finally, aiming at the disadvantages of difficult installation and maintenance and high manufacturing cost of the motor in vertical transportation system, a novel winding segmented PMLSM structure is proposed in this paper, which realizes the modular production and installation of the motor. The driving performance and heat dissipation performance are improved. The correctness and feasibility of the modular structure are verified by prototype manufacture and test.
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TM341

【参考文献】

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本文编号:1504078

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