飞行模拟器用圆筒型直线永磁电机设计研究

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1、分类号学号M201271243学校代码10487密级硕士学位论文飞行模拟器用圆筒型直线永磁电机设计研究学位申请人：唐炎学科专业：电气工程指导教师：王雪帆教授答辩日期：2015年5月19日AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreefortheMasterofEngineeringResearchofTubularPermanentMagnetLinearMotorsfordrivingdeviceofflightsimulatorCandidate:Tang

2、YanMajor:ElectricalEngineeringSupervisor:Prof.WangXuefanHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaMay,2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日

3、期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本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和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日摘要圆筒型直线永磁电机是一种具有新颖拓扑结构的直线电机，电机绕组中的每一根的导体不需要额外的端部连接，电机横向

4、不开端，圆周上法向推力相互抵消，安装方便，容易实现高防护等级；采用永磁体励磁的方式使得圆筒型直线永磁电机比圆筒型感应直线电机具有高功率密度、高效率、高运行速度等优点。因此，这种电机在高性能直线伺服驱动应用场合中具有广阔的发展潜力。本文主要研究用于飞行模拟器的高性能伺服圆筒型直线永磁电机，首先，本文介绍了电机的新颖拓扑结构，并推导了不同坐标下的数学模型。其次，本文给出了圆筒型直线电机的电磁设计流程，利用VisualStudio2010集成开发环境编写了圆筒型永磁直线电机的电磁设计软件，利用电磁设计程序求出满足飞行模拟器驱动装置技术要求的电磁方案。

5、并通过有限元分析软件ANSOFT详细分析了原始电磁方案电机的磁场分布、反电势大小、气隙磁密，电感参数以及推力输出。最后，本文通过离散时间傅里叶变换详细分析了额定工作状态下圆筒型永磁直线电机的推力曲线的频率特性，并通过频率特性得出推力波动的主要分量：2倍频分量来源于边端力的基波分量、6倍频来源于齿槽力的基波分量。针对本文设计的18槽12极圆筒型永磁直线电机，通过选择合适的极弧系数和优化槽极数组合等方法降低电机的齿槽推力，通过选择合适的初级长度降低电机的边端力，从而使电机的推力波动满足技术要求。本课题的研究为用于高性能伺服场合的圆筒型永磁直线电机的

6、电磁设计提供了详细的流程和优化设计方法。关键词：圆筒型永磁直线电机，有限元分析，电磁设计，定位力，齿槽力IABSTRACTThetubularlinearpermanentmagnetmotor(TPLM)isakindlinearpermanentmagnetmotorwithspecialtopologicalstructure.ComparedtounilateralflatmotorandU-typepermanentmagnetlinearmotor,TPLMhassignificantadvantages:eachpancakeco

7、ilhasnoenddepartment,notransverseedgeeffect,convenientinstallation,easytoachievehighdegreesofprotection.Comparedwiththetubulartypeinductionmotor,tubularlinearpermanentmagnetmotorhashigherpowerdensity/efficiencyandspeed.Thispapermainlystudiesfortheelectromagneticdesignofhighp

8、erformanceservotubulartypelinearpermanentmagnetmotorforflightsimulator.Firs