加载用无铁心直线永磁同步电机及其冷却系统的研究

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1、硕士学位论文加载用无铁心直线永磁同步电机及其冷却系统的研究RESEARCHONIRONLESSLINEARPERMANENTMAGNETSYNCHRONOUSLOADINGMOTORANDCOOLINGSYSTEM陈宇声哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TM359.4学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工程硕士学位论文加载用无铁心直线永磁同步电机及其冷却系统的研究硕士研究生：陈宇声导师：寇宝泉教授申请学位：工程硕士学科：电气工程所在单位：电气工程及自动化学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:T

2、M359.4U.D.C:621.3DissertationfortheMasteralDegreeinEngineeringRESEARCHONIRONLESSLINEARPERMANENTMAGNETSYNCHRONOUSLOADINGMOTORANDCOOLINGSYSTEMCandidate：ChenYushengSupervisor：Prof.KouBaoquanAcademicDegreeAppliedfor：MasterSpeciality：ElectricalEngineeringAffiliation：SchoolofElectricalEngineeri

3、ngandAutomationDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要随着直线电机理论和应用的不断发展，对直线电机的性能提出了更高的标准，准确的测试直线电机的性能变得十分重要，直线电机测试平台因此产生，测试中加载实验是一个重要的环节，加载电机的性能优劣直接影响测试结果的准确性。对于无铁心直线永磁同步电机，本文提出了一种新型冷却结构，在电机初级线圈中间布置冷却水套，冷却水套由不导磁但导电的不磁钢材料制成，并根据冷却水套的安

4、装位置不同，将其分为中间冷却结构电机和两边冷却结构电机。在加载实验中，加载电机提供的制动力分为两部分，一部分是冷却水套中感应产生的与电机运行方向相反的涡流制动力，另一部分是电机三相绕组通电产生的电磁制动力。本文对该电机进行如下几个方面的研究：首先，运用解析方法得到了冷却水套内涡流密度和涡流制动力的解析表达式，用有限元法验证了解析法的正确性。分析了冷却水套参数对涡流制动力的影响，对比了两种不同冷却结构电机的涡流制动力，为后续分析提供了理论基础。其次，对两种采用不同冷却结构的电机分别建立了有限元模型，以制动力波动率和制动力密度为目标，按照从磁场到制动力的优化思路，对电机的主要

5、结构参数进行了优化，按照优化结果加工了一台样机并进行了静态实验，验证了有限元优化方法的正确性。再次，研究了中间冷却结构加载用无铁心直线永磁同步电机的设计方法，推导出电机的主要尺寸关系式，阐述了电机次级部件的设计要点，研究了冷却水套厚度的确定方法及线圈宽度与线圈间距的配合规律，并给出了冷却水套结构强度的优化方法。最后，建立了电机温度场的三维有限元模型，研究了无水冷时和有水冷时的电机温升特性，对短时工作制下的电机温升特性进行了分析，进行了电机的温升特性实验，验证了此种冷却结构的可行性。关键词：无铁心直线永磁同步电机；冷却水套；制动力波动率；制动力密度；温升特性-I-哈尔滨工业

6、大学工程硕士学位论文AbstractWiththedevelopmentoflinearmotortheoryandapplication,theperformanceoflinearmotorsneedahigherstandard,theneedofaccuratetestforlinearmotorhasbecomemoreandmoreurgent,thusthelinearmotorplatformisproduced.Theloadingtestisanimportantpartintestplatform,thetestingaccuracyisinflue

7、ncedmajorlybytheperformanceoftheloadingmotorinthelinearmotortestplatform.Aironlesslinearpermanentmagnetsynchronousmotor(ILPMLSM)hasbeenproposedinthisthesistobeusedforloadinginthelinearmotortestplatform.Anewstructurewatercoolingsystemisadoptedfortheproposedmotor.Thew