飞行模拟器用圆筒型直线永磁电机设计研究

发布时间：2017-08-04 17:05

  本文关键词：飞行模拟器用圆筒型直线永磁电机设计研究

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【摘要】：圆筒型直线永磁电机是一种具有新颖拓扑结构的直线电机,电机绕组中的每一根的导体不需要额外的端部连接,电机横向不开端,圆周上法向推力相互抵消,安装方便,容易实现高防护等级;采用永磁体励磁的方式使得圆筒型直线永磁电机比圆筒型感应直线电机具有高功率密度、高效率、高运行速度等优点。因此,这种电机在高性能直线伺服驱动应用场合中具有广阔的发展潜力。本文主要研究用于飞行模拟器的高性能伺服圆筒型直线永磁电机,首先,本文介绍了电机的新颖拓扑结构,并推导了不同坐标下的数学模型。其次,本文给出了圆筒型直线电机的电磁设计流程,利用Visual Studio2010集成开发环境编写了圆筒型永磁直线电机的电磁设计软件,利用电磁设计程序求出满足飞行模拟器驱动装置技术要求的电磁方案。并通过有限元分析软件ANSOFT详细分析了原始电磁方案电机的磁场分布、反电势大小、气隙磁密,电感参数以及推力输出。最后,本文通过离散时间傅里叶变换详细分析了额定工作状态下圆筒型永磁直线电机的推力曲线的频率特性,并通过频率特性得出推力波动的主要分量:2倍频分量来源于边端力的基波分量、6倍频来源于齿槽力的基波分量。针对本文设计的18槽12极圆筒型永磁直线电机,通过选择合适的极弧系数和优化槽极数组合等方法降低电机的齿槽推力,通过选择合适的初级长度降低电机的边端力,从而使电机的推力波动满足技术要求。本课题的研究为用于高性能伺服场合的圆筒型永磁直线电机的电磁设计提供了详细的流程和优化设计方法。
【关键词】：圆筒型永磁直线电机 有限元分析 电磁设计 定位力 齿槽力
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM351;V216.8
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-15
• 1.1 圆筒型直线永磁电机的应用背景8-10
• 1.2 圆筒型直线永磁电机的国内外研究现状10-13
• 1.3 论文的主要研究内容13-15
• 2 圆筒型永磁直线电机的结构特点及工作原理15-22
• 2.1 圆筒型永磁直线电机的结构特点15-18
• 2.2 圆筒型永磁直线电机与调速永磁同步电机的对应关系18-19
• 2.3 圆筒型永磁直线电机在DQ轴坐标系下数学模型19-21
• 2.4 本章小结21-22
• 3 圆筒型永磁直线电机的电磁计算及计算程序设计22-37
• 3.1 圆筒型永磁直线电机的技术要求22
• 3.2 圆筒型永磁直线电机的基本结构设计22-29
• 3.3 圆筒型永磁直线电机的主尺寸选取29-32
• 3.4 基于磁路法的圆筒型永磁直线电机的计算程序设计32-36
• 3.6 本章小结36-37
• 4 基于有限元分析的圆筒型永磁直线电机参数计算37-46
• 4.1 圆筒型永磁直线电机在圆柱坐标系下的 2D瞬态场分析模型37-39
• 4.2 圆筒型永磁直线电机有限元分析计算结果39-45
• 4.3 本章小结45-46
• 5 基于频率特性分析的圆筒型永磁直线电机推力波动削弱46-58
• 5.1 圆筒型永磁直线电机的推力波动成因分析46-47
• 5.2 圆筒型永磁直线电机的齿槽力削弱方法47-53
• 5.3 圆筒型永磁直线电机的边端力削弱方法53-57
• 5.4 本章小结57-58
• 6 总结与展望58-60
• 6.1 全文总结58-59
• 6.2 课题展望59-60
• 致谢60-61
• 参考文献61-64

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本文编号：620696