一种磁悬浮永磁直线电动机的电磁力特性

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1、第16卷第5期电机与控制学报Vol.16No.52012年5月ELECTRICMACHINESANDCONTROLMay2012一种磁悬浮永磁直线电动机的电磁力特性蓝益鹏，张武，张凤阁(沈阳工业大学特种电机与高压电器教育部与辽宁省共建重点实验室，辽宁沈阳110870)摘要:为消除直线电机数控机床进给系统的摩擦阻力，提出一种自身产生磁悬浮力的磁悬浮永磁直线同步电动机。从描述磁介质的分子环流假设出发，用毕奥－萨伐尔定理导出永磁体外部空间磁场分布的解析表达式，并基于由磁荷法和虚位移法给出的永磁体磁力数值积分公式，推导出电机悬浮力波动的解析模型，说明斜

2、极对电机悬浮力的影响。利用Maxwell3D软件建立三维有限元瞬态分析模型，结果证明该磁悬浮永磁直线电动机自身可以产生独立并可控的推力和悬浮力。进一步建立斜极结构下电动机的三维有限元模型，分析结果表明采用斜极结构可以有效的减小电机推力和悬浮力的波动。关键词:磁悬浮;永磁直线电动机;斜极;三维有限元分析;数控机床中图分类号:TM351文献标志码:A文章编号:1007－449X(2012)05－0001－06Electromagneticforcecharacteristicofmagneticsuspensionpermanentmagnetli

3、nearmotorLANYi-peng，ZHANGWu，ZHANGFeng-ge(EducationMinistryandProvinceKeyLaboratoryofSpecialMotorandHighVoltageApparatus，ShenyangUniversityofTechnology，Shenyang110870，China)Abstract:Inordertoeliminatethefrictionforceoflinearmotornumericalcontrolmachinetoolfeedsys-tem，amagneti

4、csuspensionpermanentmagnetlinearmotorisputforward，whichcangeneratethesus-pendingpowerbyitself．Fromthemolecularcurrentviewpoint，ananalyticexpressionexactlydescribingmagneticfielddistributionofrectangularpermanentmagnetswasderivedfromtheBiot-Savart’slaw．Basedonpermanentmagnetm

5、agneticforcenumerical-integralformulawhichwasderivedfrommagneticchargemethodandvirtualdisplacementmethod，gotanalyticalsuspensionforceripplemodelforthemo-tor，andtheeffectofthesuspensionforcerippleafterusingskewingpoleconfigurationwasanalyzed．Thethree-dimensional(3D)transientf

6、initeelementmodelofthemotorwasestablished．Theresultsshowthatthemotorcanrespectivelygeneratethesuspensionforceandthrustandtheforcecouldbecontrolled．Furthemore3Dfiniteelementmodelwasestablishedbasedonskewingpoleconfiguration．Theresultsshowthatthethrustandsuspensionforceripplec

7、anbereducedbyapplyingskewingpole．Keywords:magneticsuspension;permanentmagnetlinearmotors;skewingpole;3D-finiteelementa-nalysis;numericalcontrolmachinetool收稿日期:2011－06－10基金项目:国家自然科学基金(50975181)作者简介:蓝益鹏(1962—)，男，博士，副教授，硕士生导师，研究方向为数控技术、鲁棒控制;张武(1983—)，男，博士研究生，研究方向为特种电机及其控制技术;张凤阁

8、(1963—)，男，博士，教授，博士生导师，研究方向为特种电机及其控制技术。通讯作者:张武2电机与控制学报第16卷图。电动机次级定子上附有N、S极相互