潜油永磁直线电机单边磁拉力分析与计算

发布时间：2020-07-23 10:57

【摘要】：针对圆筒形永磁直线电机的偏心带来极大单边磁拉力、导致动定子之间的摩擦力高达数千牛顿的问题,建立了圆筒形永磁直线电机模型,分析了圆筒形永磁直线电机的结构特点与电机单边磁拉力产生的原因.采用磁路法分析电机偏心时的气隙磁场,利用麦克斯韦张量定理推导出空载下圆筒形永磁直线电机的结构参数和偏心参数与单边磁拉力的关系,并根据推导结果计算出电机单边磁拉力.结果表明,该解析方法具有一定的正确性和准确性.
【图文】：

上的一种演变，即把永磁旋转电机的动子和转子沿柱面展开，得到扁平型永磁直线电机，再将扁平型直线电机沿着与直线运动相垂直的方向卷成筒形即可．潜油直线电机主要由初级(定子)和次级(动子)两部分构成，根据实际的需要及井下条件，工艺中直线电机设计为短初级、长次级结构，定子为N、S交互式，由外筒、线圈、硅钢片、内筒组成;动子由永磁体磁墩、隔环铁墩和撑杆组成．从满足低速、大推力和制造安装简易性上考虑，潜油圆筒形永磁直线电机的单元电机一般采用极数和槽数相近，动子永磁体采用轴向充磁的方案，其结构如图1所示．图1圆筒形永磁直线电机结构Fig.1StructureofTPMLSM2模型受力解析2.1单边磁拉力产生原因在圆筒形永磁直线电机中，空载动子磁动势恒定，动子偏心后，磁路中气隙长度δ(θ)的不同必然会引起气隙磁密的变化．图2为圆筒形永磁直线电机偏心条件示意图．图2圆筒形永磁直线电机偏心条件示意图Fig.2SchematicdiagramofTPMLSMundereccentriccondition图2中，δ0为动子同心时的气隙长度，e0为2沈阳工业大学学报第39卷

lmagneticforceunderdifferenteccentricconditions3.2实验测试本电机设计的扶正滑动轴承内径为46.5mm，而动子外径为46.3mm，所以偏心值e0=0.2mm．由于电机细长，单边磁拉力较大，很难直接测量出单边磁拉力，本实验采用间接测量法，先测量电机的摩擦力f，再根据f=uFN计算出单边磁拉力，其中，u为滑动摩擦系数．为了测试滑动摩擦系数u的大小，本实验先试制了一根直径为46.3mm，长度为2m的光滑钢棒，质量为26.3kg，将其代替电机的动子放入定子内堂中，拉动该动子，拉力计显示读数为67N，u=f/FN=0.26．图6为试制的永磁直线电机样机及测试平台，在减速机和直线电机动子间放置一拉力传感器，通过减速机带动动子运行即可测出动、定子之间的摩擦力．图6试验样机及测试平台Fig.6Experimentalprototypeandtestplatform图7显示了摩擦力测试结果，根据测量出的摩擦力就可知道单边磁拉力大小，单边磁拉力约为Fn=f/u=2920N/0.26=11.23kN，试验结果与解析结果、仿真结果较为一致，说明了解析方法的正确性．4结论本文分析了偏心情况下圆筒形永磁直线电机4沈阳工业大学学报第39卷

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4 乔忠寿;季明p

本文编号：2767233