无槽永磁直线同步电动机的磁阻阻力分析

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1、微电机无槽永磁直线同步电动机的磁阻阻力分析刘豪(河南城建学院电气与电子工程系，平顶山467002)摘要：建立无槽式永磁直线同步电动机物理模型和分层解析模型。在此基础上，以矢量磁位作为求解变量得到励磁磁场和电枢反应磁场的二维解。以此分析不同电机的磁阻阻力和电磁推力随位置变化。用有限元法验证解析结果，两种方法所得结果吻合较好，表明该解析法行之有效。关键词：磁阻阻力；永磁直线同步电动机；无槽中图分类号：TM341；TM351；TM359．4文献标志码：A文章编号：1001—6848(2010)09—0034—03DetentForceAn

2、alysisofSlotlessPermanentMagnetLinearSynchronousMotorsLIUHao(Department．ofElectrical&ElectronicEngineering，HenanUniversityofUrbanConstruction，Pingdingshan467002，China)Abstract：Dividedlayersmodelandphyticalmodelofslotlesspermanentmagnetlinearsynchronousmotor(PMLSM)wereb

3、uilt．Magneticvectorpotentialisregardedasvariablestogainsolutionofexcitationmag-neticfieldandarmatureresponsemagneticfield．Throughtwo—dimensionalanalyticalmethod，detentforceandthrustforceofdifferentmotorswerecomputedtochangeoflocation．Thefiniteelementmethod(FEM)wasconfi

4、rmedagreementwithanalyticalmethod，indicatingthevalidityofanalyticalmethod．KeyWords：Detentforce；Permanentmagnetlinearsynchronousmotor；Slottess0引言1物理模型及解析法无槽永磁直线同步电动机具有初级无开槽、绕1．1模型的确立和简化假定组嵌放简单、端部绕组少、推力脉动小、噪声低、无槽永磁直线同步电动机按结构型式可分为扁控制精度高以及工艺简单等特点1-2]。因此它适合用平形、圆筒形。扁平形可分为单边型

5、和双边型；其于高速度、高精度控制场合，如：用于生产伺服系又可分为短初级长次级、长初级短次级之分，其物统的无槽永磁直线同步电动机、精加工车床、医疗、理模型分别如图1。—y结构井架等。有关无槽永磁直线同步电动机的理论研究，团．从检索资料而言，国内基本没有开展，国外研究也不多。主要理论研究有二、三维磁场的分析、参数计算与神经网络优化设计¨；以及最近发表的无槽永磁直线同步电动机的稳态分析J。研究因无槽永磁直线同步电动机的磁阻阻力较少，但是．磐禹3不可忽视，因为它对该电机的工作精度起到重要的影响。本文采用二维解析法分析无槽永磁直线同步图1无槽

6、永磁直线同步电动机电动机磁阻阻力，然后用有限元法验证解析结果。收稿日期：2009一O1．04·3·无槽永磁直线同步电动机的磁阻阻力分析刘豪，等分析时作如下假定：(1／g2)(OAⅣ／Ox)；①忽略z轴方向磁场的变化，各电流仅在轴方⑥Y=a+b+『2时，AⅣ=AⅣ，；向流动，即中只有z方向分量，因此，磁场可(1／g2)(OAⅣ／Ox)=(1／g0)(OAⅣ，／Ox)；按二维处理；②各部分纵向(方向)无限长，永磁⑦Y：+∞时，AⅣ，=0。体Y方向磁化；③初级绕组、永磁体磁导率各方向永磁体、电枢分别作用的磁密为：均匀同性且等于空气磁导率。

7、；④初、次级轭的磁=OA／Oy(5)导率各向均匀同性，分别为、：。=一OA／Ox(6)1．2磁场分布的解析法式中，i=I、I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、1V；f=M(M代表本文以单边隐极式短初级长次级无槽永磁直线永磁体单独作用)时：a=h、a=h+g、b=h、J同步电动机为研究对象，根据该电机物理模型的假()=J()；定条件，建立磁场的理想模型如图4。J(x)=()=(一1)sin(·(≥一；根据无槽永磁直线同步电动机物理模型假定条，件可知，磁场的矢量磁位方程：f_A(代表永磁体单独作用)时：a=ha：h+g、b=h、J()=J。()；h，I．，

8、()：一荤[一I“0Ⅲ●。H0Hcos(寻÷nⅦ盯)lsin[()sin(百n'IT．·。工00IWc)sin(—n'lT)图4无槽永磁直线同步电动机模型分层式中，B为永磁体剩余磁密；f为极距；为永磁7×=v×()=v×[(1)7×]