永磁同步直线电机定位力抑制与优化研究

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1、密级：保密期限：＃震，．（？？．－，Ｔ硕士学位论文．＇、￣■■二＊、．：．？“ｉ‘．ｉ，‘？．＿？十／．Ｉ．．．—‘：■？＊．ｕ．．？．■＇？．．：‘‘－？？１，．．‘．‘＂Ｉ，永磁同步直线电机定位力抑制与优化研究Ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎａｎｄｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｄｅｔｅｎｔｆｏｒｃｅｏｆｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｓｙｎｃ

2、ｈｒｏｎｏｕｓｌｉｎｅａｒｍｏｔｏｒ学号Ｚ１２２０１０１８姓名刘凯学位类别工学硕士检测技术与自动化装置指导教师赵吉文教授完成时间２０１５年４月答辩委员会々，鍾名独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的，研究成果。据我所知除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得其他教育机构的学位或证书而使用过的材料一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均。

3、与我已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：％０签字曰期：年６月曰＾／学位论文版权使用授权书、本学位论文作者完全了解彳‘大＆有关保留使用学位论文的规定，｝Ｉ有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授积以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行、、检索，可以采用影印缩印或扫描等复制手段保存汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名：导师签名：Ｍ签字日期年月曰签字日期：年《月／日么Ｉ

4、＾摘要永磁同步直线电机（ｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｌｉｎｅａｒｍｏｔｏｒ，ＰＭＳＬＭ）在，具有构造简单现代制造行业应用范围广泛、定位精度髙、灵敏度高等优点。但其推力波动问题影响了其在高精度高速领域的发展与推广。定位力是ＰＭＳＬＭ推力产生波动的关键成因，，因此直线电机的定位力抑制研究对其输出特性与推广一起着关键性的影响。本文以台双次级ＰＭＳＬＭ为对象，从本体结构出发，通过有限元分析对电机定位力进行了分析，并通过参数扫描技术对电机进行定位力抑

5、制进行了研究，分析了结构与电机几个主要输出特性之间的关系，最后结合现代一定位力测量技术，设计了套适合本课题研究对象的电机测试平台。主要研究内容如下：首先，分析了ＰＭＳＬＭ的定位力产生的机理，主要是由齿槽效应和边端效应－引起，通过等效电流法和许可变换建立了电机磁场解析方程式。然后通过有限元法建立电机物理模型，进行，，选择交错的永磁体结构绕组分相求解电机推力、“”定位力等结果，并引入谐波畸变率来度量电机定位力空间谐波。最后，通过分别调整电枢齿宽、永磁体宽度、电枢宽度、错位距离来分析对

6、电机推力均值、定位力幅值以及电机谐波畸变率的影响，为定位力的抑制研究提供理论依据与参考标准。然后在双次级ＰＭＳＬＭ磁场解析与有限元建模的基础上，采用参数扫描继，续深化研究多结构对直线电机性能的影响。首先通过同时改变电机气隙宽度和永磁体纵向长度，获得２２１组结构与定位力、推力的数据，并且将其绘制成关系曲面，总结二者对电机主要参数的影响。接着改变动子结构，包括铁心宽度和电枢，同样对数据进行后处理宽度，获得相应结论。磁场解析与电机仿真计算的目的是为了确保本课题所采取的技术方案的可

7、靠准确性，。在计算域仿真的基础上最后采用实验手段证明仿真理论的合理性，一也就是研究电机的结构对电机系列输出特性的影响，实验与解析仿真的相互验证，才可以对电机进行结构上的优化。结合现代定位力测试方法对样机定位力进行测量平台设计。最后设计电机反电；平台通过堵转的方法设计测量电机定位力动势测量方法一。对后续电机制作提供套完整测试系统。现代直线电机定位力测量技术用的较多的是往复运动双向测试方法。因为定位力主要指电机不加激励吋Ｉｍ一运动所受的力，所以需要另台电机带动被测样子动子运动，

8、然后测量运动过程中所受的磁场力。具体实施时考虑到电机动子运动过程存在摩擦力，而往复运动、摩擦力是大小相等方向相反的，所以可以让这两个摩擦力相互抵消从而提高测量精度。－，可变换建立电机磁场解析方程式综上所述本文采用等效电流法和许，推导出了电机气隙磁场磁感应强度关系式，然后采用有限元法永别研究了单个结构单数对电机推力均值、定位力幅值以及总谐波畸变率的影响，又通过参数扫描研究了