低速大推力直线电机样机的研制

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1、笫27机电工程Vol27Nol卷第JournalofMechanical&EledricalEngineeringJan2010■•机械设计与制造低速大推力直线电机样机的研制王全宾，肖文生，周小稀，汪志刚（屮国石油大学机电工程学院，山东东营257061）摘要：为了推广直线电机的应用，成功研制了低速大推力直线电机样机arr3ds通过变频控制，直接将电能转换为载物台的直线往复运动，实现了运行速度的无级调整；同时，利用初、次级Z间的电磁吸附力达到了悬浮承载的目的。室内试验结果表明，该样机效率和功率因数髙，且具备智能化控制的有利条件。关键词：低速大推力；直线电机;磁悬浮:调

2、参;智能控制中图分类号：1P3594文献标识码：A文章编号：1001・4551（2010）01-0054・05Developmentoflow-speedandhighthrustlinearmotorprototypeWANGQuan-biIXIAOen-sheng,ZHOUXiao-xiWAN3Zh-gang(CollegeofMcchanicalandElectronicEnginccring,ChinaUniversityofPcLrolcim.Dongyhg257061,China)AbstractAmingaLpromoLingtheapplicaLio

3、noflinearmoLoghekeyLeclinologyofspeedandgrealnessllnusLforlinearmoLorwasconquered,andproLoLypeLNMT300-5wassuccessfullydeveloped・TheelecLricenergywasLranslaLedinLosLra_ghLiec.procaLingmoLionofwoikingsLageandhesLep-lessspeedregulaLionwasrealizedbyvariable-frequencyconLrolSmulLaneous-lyIJ

4、iegoalofsuspensionbad-carryingwasal.LaineclIJiroughLheelecLremagneLieforcebeLweenprimarycoi1andsecondarypejma-nenLmagneLTlieLesLresulLshowsLhaLLheproLoLypeisocijenLofin.Lell士T"lincarmoormagneLiesf活啜世柄住憚寵usmcMinLcllgcnLconLrolgentconlro」运动的场合，具有较好的经济效益。Keywordslow-speedandhigh收稿日期:2009-

5、07-28基金项目：国家“十五”重大装备科技攻关资助项目（2003RA613A-12）作者简介：王全宾（1986・）,男，河南濮阳人，主要从事直线电机抽油机方面的研究.EnaUwqb—163com通信联系人：肖文生，男，教授，博士生导师.E-mai1uydxxiaou-ensheng@163com0引言现如今速度1.伽/s以下，推力10kN以上的直线往复运动的应用日益广泛，如重型机床的进给、往复柱塞泵、火车车箱编组、电梯、货物举升等。目前，国内对此类直线电机的研究尚处于起步阶段，世界上美、徳、法、英、H等发达多家进行的相关的理论和实验研究较多，但研制的永磁同步直线电

6、机最大推力只有6500No近10年来，随着直线电机重新成为研究热点领域，开展新型直线电机的研究己非常必要。本研究研制的低速大推力水磁同步直线电机样机mfT3（X）-5（额定推力30kN,最人行程5m,额定承载CCF、工JLU士/aU.1.

7、.

8、1士1・汗71F；••丄八心、二・・丄Tfvr/4-笔者设计的低速大推力永磁同步直线电机采用短初级（动子线圈），长次级（主板）单边扁平结构形式,如图1所示。山于其性能受到端部效应、齿槽效应、永磁体磁链谐波等多种因素的制约皿，因而为满足额定推力的要求，木研究选择了优质的导磁、导电材料，同时，鉴于永磁体宽度对边端力、磁阻力以及气隙

9、磁场的影响，本研究对各种高磁能永磁材料进行了大屋的实验，优选出了磁能高、耐温性能好、磁损失小、磁阻力波图1永磁同步直线电机结构简图动影响小的合适宽度的稀土永磁体做铁硼。永磁直线同步电机的推力波动是造成电机振动与噪音产生的原因，特别是在低速运行时，还可能引起电机的共振⑹。因此本研究对电机推力波动特性进行了分析与研究，优化了动子体长度，并针对不同的气隙对直线电机样机性能的影响进行了大量的试驗优选出了最佳工作气隙。试验结果表明：气隙是影响直线电机性能的关键参数z—,电机初级和次级间的气隙增大，推力减小;气隙减小单边磁拉力增大，而且会使高频谐波大大增加，使电机的损耗和纹