永磁同步直线电机空载反电势的分层有限元分析

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1、ISSN100020054清华大学学报(自然科学版)2004年第44卷第2期19ö38CN1122223öNJTsinghuaUniv(Sci&Tech),2004,Vol.44,No.22122214,218永磁同步直线电机空载反电势的分层有限元分析121111陈定积,　刘　泉,　王先逵,　石忠东,　刘成颖,　赵　彤(1.清华大学精密仪器与机械学系,北京100084;2.北京理工大学机械与车辆工程学院,北京100081)摘　要:在利用有限元分析永磁同步直线电机空载反电势化,使得直线电机的磁路相对旋转电机发生了较大波形时,二维方法不能

2、反映磁钢的形状而三维方法又过于复的变化。其中最大的变化就是直线电机存在纵向端杂费时。该文提出一种分层有限元分析方法,很好地克服了[1]部效应。纵向端部效应对电机性能的影响是多方这种矛盾。将电机沿横向分层,对每层进行二维有限元分析,面的,对三相交流直线电机而言,最终表现在三相参最后把每层结果相加得到总体结果。利用该方法计算了一台数的不对称性上。具有六边形磁钢形状的样机的空载反电势波形。结果表明,永磁同步直线电机的空载反电势是电机最基本该方法与三维有限元分析相比可大大缩短分析时间,得到的也是最重要的参数,对电机的推力及其波动、最高速波形与

3、实验结果吻合较好。[2]度、额定电流等性能指标有直接的影响,因此准确关键词:直线电机;永磁;反电势;有限元分析计算出电机的空载反电势波形是电机设计和性能分中图分类号:TM359.4文献标识码:A析的基础。文章编号:100020054(2004)0220212203本文利用一种分层有限元分析方法计算永磁直线电机的空载反电势波形,提高了计算精度,避免了LayeredFEAfortheno-loadback-复杂的三维分析。在此基础上分析了纵向端部效应electromotiveforceinpermanent对反电势波形的影响。有限元分析采

4、用大型通用商magnetsynchronouslinearmotors业软件ansys。CHENDingji1,LIUQuan2,WANGXiankui1,1111　分层有限元分析原理SHIZhongdong,LIUChengying,ZHAOTong利用周期对称性,旋转电机磁场的有限元分析(1.DepartmentofPrecisionInstrumentsandMechanology,[3]TsinghuaUniversity,Beijing100084,China;通常取一极作为计算域,以节省运算时间。在直线2.Schoolof

5、MechanicalandVehicleEngineering,电机中,由于纵向端部的存在,磁路不再呈现周期对BeijingInstituteofTechnology,Beijing100081,China)称性,要准确计算电机的磁场分布必须对整个初级Abstract:Thewaveformsoftheno2loadback2electromotiveforce和次级进行建模。除此之外,由于直线电机的敞开式(BEMF)ofpermanentmagnetsynchronouslinearmotorscanbeanalyzedusingf

6、initeelementanalyses.However,a22Danalysis结构,除气隙外,模型中还应该包括适当的介质——cannotsimulatethemagnetshapewhilea32Danalysisisverytime空气,这样对于极数较多的电机来说计算模型就会consuming.Thispaperpresentsalayeredfiniteelementtechnique,很大。whichcanovercomethisproblem.Themotorisdividedintolayerstransversally

7、,eachofwhichisanalyzedusinga22Danalysis,with为了克服齿槽力,永磁电机一般采用斜槽或磁theresultsfromalllayersthenintegratedintothewholeresult.The钢斜排结构;正弦波电机为了获得较好的气隙磁场waveformoftheno2loadBEMFofalinearmotorprototypewitha[4]波形,还可能采用特殊形状的磁钢。纯二维模型反hexagonalmagnetwasanalyzedwiththetechnique.There

8、sultsshowthatthecomputationaltimeismuchlessthanforafull32D映不出这些结构对磁路的影响。要精确分析电机的analysis,andthesimulatedwavefo