双边错齿平板型永磁同步直线电机的优化设计研究

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1、中图分类号：TM359.4论文编号：102870318-SX116学科分类号：080800硕士学位论文双边错齿平板型永磁同步直线电机的优化设计研究研究生姓名李静学科、专业电气工程研究方向电机与电器指导教师黄旭珍副教授南京航空航天大学研究生院自动化学院二О一八年一月中图分类号：TM359.4论文编号：102870318-SX116学科分类号：080800硕士学位论文双边错齿平板型永磁同步直线电机的优化设计研究研究生姓名李静学科、专业电气工程研究方向电机与电器指导教师黄旭珍副教授南京航空航天大学研究生院自动化学院二О一八年一月江苏省自然科学基金优秀青年基金项目（BK20170092）Nanj

2、ingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringOptimizationdesignofdouble-sidepermanentmagnetsynchronouslinearmotoradoptingstaggeringprimariesstructureAThesisinElectricalEngineeringByLiJingAdvisedbyA.Prof.HuangXuzhenSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequir

3、ementsfortheDegreeofMasterofEngineeringJanuary,2018南京航空航天大学硕士学位论文摘要双边平板型永磁同步直线电机（Double-sidepermanentmagnetsynchronouslinearmotor,简称DS-PMSLM）作为永磁直线电机的一种典型结构，具有法向力小和体积利用率高的突出优点。但是，短初级动电枢结构DS-PMSLM铁心开断，端部效应和推力波动较大。长次级上永磁体用量大，电机成本高，推力密度低。因此，本文以降低DS-PMSLM的推力波动和提高推力密度为目标，开展电机优化设计研究。开展DS-PMSLM的双边电枢结构和次

4、级结构优化设计研究，包括：比较不同极槽配合DS-PMSLM的气隙磁密、磁场谐波含量和推力等特性；提出并采用分层优化和正交优化相结合的方法优化电机的磁极结构，改善了电机推力性能，并有效地节约计算时间；采用双边错齿结构抑制齿槽效应引起的定位力；研制了双边错齿DS-PMSLM样机并进行实验测试。针对传统双边错齿结构的缺点，提出新型错齿DS-PMSLM的结构方案。双边初级错开60°或120°，并将初级绕组的排列顺序做相应调整。该方案既能够抑制定位力，又可以保持电压和平均推力不变，并通过有限元仿真进行验证。将单元电机模块化与新型错齿结构相结合，进一步抑制DS-PMSLM的端部力和纹波推力，并提高平

5、均推力。研究不同模块化调磁间距对电机输出性能的影响规律。针对传统DS-PMSLM永磁体用量大的特点，开展连续极磁极结构DS-PMSLM研究。分析了连续极磁极的磁场分布特性并进行了测试验证。比较传统N-S磁极和连续极磁极PMSLM电机的推力、推力波动及推力密度特性。提出相位补偿结构来抑制连续极DS-PMSLM反电势中的偶数次谐波，通过有限元仿真验证了该结构可以有效抑制连续极DS-PMSLM电压纹波引起的推力波动。关键词：直线电机，永磁电机，双边错齿，模块化，连续极，推力，定位力I双边错齿平板型永磁同步直线电机的优化设计研究ABSTRACTThedouble-sidepermanentmag

6、netsynchronouslinearmotor(DS-PMSLM)isatypicalstructureofthepermanentmagnetlinearmotorwiththeadvantagesofsmallnormalforceandhighvolumeutilization.However,theDS-PMSLMadoptingtheshortprimaryandthemoverablearmaturehasthedrawbacksoflargeendeffectandbigthrustripplebecauseoftheopenshortprimaryironcore.I

7、fthemotionstrokeislarge,theamountofpermanentmagnetsinthesecondarywillalsebelarge.Itcauseshighcostandlowthrustdensity.Hence,forthesakeofdecreasingthethrustrippleandimprovingthethrustdensity,theoptimizationdesignoftheDS-