分数槽集中绕组永磁同步直线电机性能分析与计算

发布时间：2018-08-27 11:24

【摘要】：本文针对分数槽集中绕组永磁同步直线电机(FSCW-PMSLM)的特点,采取合理的假设与近似,将永磁体以及绕组电流等效为按实际空间位置分布的体电流密度,忽略电机磁场在z轴方向的变化,建立FSCW-PMLSM磁场的二维分层统一解析模型,采用分离变量法求解各层区域内的泊松方程或拉普拉斯方程,推导了各个区域的磁场分布解析表达式,由于运行在小气隙条件下的分数槽永磁直线电机存在不可忽略的齿槽效应,而传统基于平均化思想的卡式系数法在计算分数槽永磁直线电机的磁场时精度较低,难以满足工程应用的需要,因此本文提出分布式卡式系数(Distributed Carter Coefficient,DSC)用以计及铁心开槽对分数槽电机磁场分布的影响,进而提高了电机磁场解析求解的精度。在磁场求解的基础之上,本文以一台16极15槽的样机为例,进一步分析了电机极槽配合方式、极弧系数、永磁体厚度、气隙长度等电机结构参数对电机气隙磁场、稳态推力等性能的影响,并通过相应的有限元仿真验证了解析计算结果。结合电机的磁场分析结果,对涉及电机热场分布的参数进行了计算,并以此为基础采用有限元法对样机的温度场分布进行了计算和研究,为此类电机的进一步设计和优化提供了一定的依据。
[Abstract]:In this paper, according to the characteristics of fractional slot concentrated winding permanent magnet synchronous linear motor (FSCW-PMSLM), reasonable assumptions and approximations are taken, and the permanent magnet and winding current are equivalent to the bulk current density distributed according to the actual space position. Ignoring the variation of the magnetic field of the motor in the z axis direction, the two-dimensional hierarchical unified analytical model of the FSCW-PMLSM magnetic field is established, and the Poisson equation or Laplace equation in each layer region is solved by using the separation variable method, and the analytical expression of the magnetic field distribution in each region is derived. Due to the tooth slot effect of fractional slot permanent magnet linear motor running in small air gap, the traditional card coefficient method based on averaging method has low precision in calculating the magnetic field of fractional slot permanent magnet linear motor. It is difficult to meet the needs of engineering application, so the distributed card coefficient (Distributed Carter Coefficient,DSC is proposed to take into account the influence of core-slotted on the magnetic field distribution of fractional slot motor, thus improving the precision of the magnetic field analysis of the motor. Based on the solution of magnetic field, this paper takes a prototype of 16 pole 15 slots as an example, and further analyzes the motor structure parameters such as pole slot matching mode, pole arc coefficient, permanent magnet thickness, air gap length and other motor structure parameters on the motor air-gap magnetic field. The effect of steady-state thrust and other performance is verified by the corresponding finite element simulation. Based on the results of the magnetic field analysis of the motor, the parameters related to the distribution of the thermal field of the motor are calculated, and the temperature field distribution of the prototype is calculated and studied by the finite element method. It provides some 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】：2014
【分类号】：TM359.4

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本文编号：2207128