垂直运动永磁同步电机的优化设计研究

发布时间：2017-08-02 09:20

  本文关键词：垂直运动永磁同步电机的优化设计研究

  更多相关文章： 分数槽集中绕组 永磁直线电机 极槽配合 推力波动 磁场分析 性能分析 损耗分析 有限元 附加齿

【摘要】：垂直运动永磁同步直线电机(PMLSM)是一种新型曳引提升结构,与传统曳引结构相比,具有众多优点如提升高度不受限制、空间利用率更高、安全系数更高等多个方面,然而由于直线电机的特殊结构而引起的端部效应、齿槽效应等,会引起电机推力波动、控制精度下降等诸多问题,因此对直线电机这些问题的研究格外重要。本文以电机的极槽配合对电机主要性能的影响为主要核心问题,针对垂直运动分数槽集中绕组永磁同步直线电机,通过解析分析,计算出电机的主要结构参数。在设计样机的基础上对16种不同的极槽配合下的电机性能进行了优化研究,并对电机的磁阻力、绕组分布和绕组系数进行了深入研究和计算。通过建立有限元仿真计算模型,主要分析了极槽配合对电机磁场、反电势、磁阻力、平均推力、推力波动等性能的影响规律,发现使用合适的极槽配合能在保持推力性能的前提下,降低电机的推力波动和磁阻力。然后建立了适用于直线电机的电机损耗计算模型,分析了不同极槽配合对电机损耗的影响。在此基础上,对9槽的8极样机进行了磁阻力优化,通过添加附加齿,从而降低了端部力来降低磁阻力,并详细对比分析了安装附加齿后电机磁场、磁阻力、平均推力、推力波动以及损耗性能的影响。通过有限元仿真计算,验证了极槽配合和附加齿对样机性能的优化效果,为垂直运动永磁直线同步电机的下一步设计优化提供了理论依据。
【关键词】：分数槽集中绕组 永磁直线电机 极槽配合 推力波动 磁场分析 性能分析 损耗分析 有限元 附加齿
【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】：TM341
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-16
• 1.1 课题研究的背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.2.1 垂直运输永磁同步直线电机的发展与应用现状11-12
• 1.2.2 永磁同步直线电机设计与优化现状12-13
• 1.2.3 分数槽绕组的研究现状13-14
• 1.2.4 永磁同步直线电机的控制优化方法现状14
• 1.3 本文主要研究内容和任务14-16
• 1.3.1 电机主要参数设计14-15
• 1.3.2 分数槽绕组极槽配合15
• 1.3.3 PMLSM损耗分析15
• 1.3.4 分数槽绕组磁阻力分析优化15-16
• 2 永磁直线同步电机的基本结构和原理介绍16-22
• 2.1 永磁直线电机的结构及原理16-17
• 2.2 主要尺寸的确定17-20
• 2.3 小结20-22
• 3 永磁同步直线电机极槽配合特性分析22-42
• 3.1 绕组布局和绕组因数22-26
• 3.1.1 双层绕组的绕组分布的确定22-23
• 3.1.2 计算绕组系数的模型23
• 3.1.3 计算绕组系数23-25
• 3.1.4 极槽配合选择25-26
• 3.2 不同极槽配合下永磁直线同步电机的特性计算分析26-41
• 3.2.1 有限元仿真模型26-30
• 3.2.2 气隙磁场分析30-33
• 3.2.3 反电势分析33-36
• 3.2.4 推力分析36-41
• 3.3 小结41-42
• 4 永磁直线同步电机损耗分析42-52
• 4.1 永磁直线同步电机损耗分析模型42-47
• 4.1.1 电机物理模型42-43
• 4.1.2 等效电流层43-44
• 4.1.3 电枢反应磁场分析模型44-45
• 4.1.4 涡流损耗分析45-47
• 4.1.5 铁耗分析47
• 4.2 损耗计算47-50
• 4.2.1 有限元计算验证47-48
• 4.2.2 不同极槽配合下损耗分析48-50
• 4.3 小结50-52
• 5 永磁同步直线电机磁阻力分析与优化52-66
• 5.1 磁阻力原理52-54
• 5.2 磁阻力计算54-55
• 5.2.1 磁阻力有限元仿真模型54
• 5.2.2 磁阻力计算结果分析54-55
• 5.3 磁阻力优化方法介绍55-58
• 5.4 附加齿优化分析58-61
• 5.4.1 附加齿优化原理58-59
• 5.4.2 附加齿安装位置研究59-61
• 5.5 附加齿仿真结果分析61-64
• 5.5.1 磁场分析61-62
• 5.5.2 磁阻力优化结果62
• 5.5.3 推力优化结果62-63
• 5.5.4 对损耗的影响63-64
• 5.6 小结64-66
• 6 总结与展望66-68
• 6.1 总结66
• 6.2 展望66-68
• 参考文献68-72
• 作者简历72-74
• 学位论文数据集74

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本文编号：608569