永磁直线同步电动机发展及应用

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1、永磁直线同步电动机发展及应用魏华李会栓综述·REVIEW永磁直线同步电动机发展及应用魏华,李会栓(北京首科凯奇电气技术有限公司,北京102200)摘要:简述了永磁直线同步电动机的结构特点和基本运行原理及分类。论述了该种电机具体应用实例和优异性,介绍了我国目前此类电机开发应用上的基本状况。关键词:直线电动机;永磁电动机;同步电动机;伺服驱动;发展中图分类号:TM359.4文献标识码:A文章编号:1001-6848(2005)03-0071-04TheMainTrendofTheLinearPermanentmagneticsynchronousMotorW

2、EIhua,LIHui-shuan(BeijingShoukeCatchElectricTechnologyCo.Ltd.Beijing,102200,China)Abstract:TheLinearPermanentmagneticsynchronousMotorisanewkindofservomotorwhichhasexcellentperformanceandservocharacteristicsandgreatpotentialitiesfordeveloping.Thispaperbrieflydescribesitsoperationa

3、lprincipleandstructuralfeaturesbywhichthisservomotorisclassifiedasvariouscompositivepatterns.TheseveralapplicationinstanesaregivenbyindicatingtheoutstandingcharacteristicsofthelinearpermanentmagnetsynchronousMotor.Thecurrentsituationandprospectsinthedevelopingandmanufactureofthis

4、servomotorarediscussedattheendofthepaper.Keywords:LineMotor;PMMotor;SynchronousMotor;ServoDrive;Detelop1结构和控制原理直线电机按工作原理分类有直线直流电机、直线感应电机、直线同步电机、直线磁阻电机、直线步进电机、直线压电电机等。这里主要介绍直线永磁同步电动机(简称LPMSM)。旋转电动机的定子和转图1LPMSM结构子,在直线电动机中称为初极和次极。为了在运动过程中始终保持初极和次极耦合,初极侧各次极侧中的一侧必须做的较长。LPMSM是在定子(即次极)上

5、,沿全行程方向的一条直线上,一块接一块交替地安装N、S永磁体(如图1)所示。而动子(即初极)下方的全长上,对应地多安装含铁心的通电绕组。为图2LPMSM的横向剖面图此,动子必须带电缆一起运动。(如图2)为其横剖面电流频率之间有固定不变的关系。按其功能用途主图。要可分为力电机、功电机和能电机。力电机是指单位LPMSM结构型式主要分为平板型、圆筒型(或输入功率所能产生的推力,或单位体积所能产生的管型)、圆盘型和圆弧型四种。它们又可以分为单边推力,它以短时运行、低速运行为主。功电机主要作型和双边型。根据电流的控制方式可分为方波电机为长期连续运行的直线电机。能电

6、机是指运动构件和正弦波电机,前者采用矩形供电,也称无刷直流电在短时间、短距离内提供巨大的直线运动能的电机。机,后者的绕组电流按正弦变化,电机的运行速度跟直线永磁交流伺服系统中主要由电机的机械系统和伺服控制系统,还有反馈元件、直线导轨、冷却收稿日期:2005-03-08系统,防护装置等附属结构。—71—©1994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net微电机2005年第38卷第3期(总第144期)电机的控制系统由硬件和软件

7、组成,硬件包括机或不同的应用场合对控制算法会提出不同的要以DSP为核心的控制模块和IGBT功率驱动模块,求,所以要根据具体情况采用合适的控制方法。目前软件包括控制算法、速度解算等。通常的LPMSM直线伺服电机采用的控制策略主要的传统的PID采用与永磁旋转电机类似的矢量控制,控制系统的控制、Smith预估控制方法、解耦控制。现代控制方基本构成类似。它接上位机DNC和NC的指令,根法如模型参考自适应控制、滑模变结构控制、鲁棒控据传感器提供的信号,进行分析比较和逻辑判别后制、预见控制、H∞控制、智能控制如模糊控制、人工驱动LPMSM。智能(如人工神经元网络系统

8、)控制等。LPMSM伺服系统的附属结构以系统的性能影2直线永磁同步电机的应用响也

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1、永磁直线同步电动机发展及应用魏华李会栓综述·REVIEW永磁直线同步电动机发展及应用魏华,李会栓(北京首科凯奇电气技术有限公司,北京102200)摘要:简述了永磁直线同步电动机的结构特点和基本运行原理及分类。论述了该种电机具体应用实例和优异性,介绍了我国目前此类电机开发应用上的基本状况。关键词:直线电动机;永磁电动机;同步电动机;伺服驱动;发展中图分类号:TM359.4文献标识码:A文章编号:1001-6848(2005)03-0071-04TheMainTrendofTheLinearPermanentmagneticsynchronousMotorW

2、EIhua,LIHui-shuan(BeijingShoukeCatchElectricTechnologyCo.Ltd.Beijing,102200,China)Abstract:TheLinearPermanentmagneticsynchronousMotorisanewkindofservomotorwhichhasexcellentperformanceandservocharacteristicsandgreatpotentialitiesfordeveloping.Thispaperbrieflydescribesitsoperationa

3、lprincipleandstructuralfeaturesbywhichthisservomotorisclassifiedasvariouscompositivepatterns.TheseveralapplicationinstanesaregivenbyindicatingtheoutstandingcharacteristicsofthelinearpermanentmagnetsynchronousMotor.Thecurrentsituationandprospectsinthedevelopingandmanufactureofthis

4、servomotorarediscussedattheendofthepaper.Keywords:LineMotor;PMMotor;SynchronousMotor;ServoDrive;Detelop1结构和控制原理直线电机按工作原理分类有直线直流电机、直线感应电机、直线同步电机、直线磁阻电机、直线步进电机、直线压电电机等。这里主要介绍直线永磁同步电动机(简称LPMSM)。旋转电动机的定子和转图1LPMSM结构子,在直线电动机中称为初极和次极。为了在运动过程中始终保持初极和次极耦合,初极侧各次极侧中的一侧必须做的较长。LPMSM是在定子(即次极)上

5、,沿全行程方向的一条直线上,一块接一块交替地安装N、S永磁体(如图1)所示。而动子(即初极)下方的全长上,对应地多安装含铁心的通电绕组。为图2LPMSM的横向剖面图此,动子必须带电缆一起运动。(如图2)为其横剖面电流频率之间有固定不变的关系。按其功能用途主图。要可分为力电机、功电机和能电机。力电机是指单位LPMSM结构型式主要分为平板型、圆筒型(或输入功率所能产生的推力,或单位体积所能产生的管型)、圆盘型和圆弧型四种。它们又可以分为单边推力,它以短时运行、低速运行为主。功电机主要作型和双边型。根据电流的控制方式可分为方波电机为长期连续运行的直线电机。能电

6、机是指运动构件和正弦波电机,前者采用矩形供电,也称无刷直流电在短时间、短距离内提供巨大的直线运动能的电机。机,后者的绕组电流按正弦变化,电机的运行速度跟直线永磁交流伺服系统中主要由电机的机械系统和伺服控制系统,还有反馈元件、直线导轨、冷却收稿日期:2005-03-08系统,防护装置等附属结构。—71—©1994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net微电机2005年第38卷第3期(总第144期)电机的控制系统由硬件和软件

7、组成,硬件包括机或不同的应用场合对控制算法会提出不同的要以DSP为核心的控制模块和IGBT功率驱动模块,求,所以要根据具体情况采用合适的控制方法。目前软件包括控制算法、速度解算等。通常的LPMSM直线伺服电机采用的控制策略主要的传统的PID采用与永磁旋转电机类似的矢量控制,控制系统的控制、Smith预估控制方法、解耦控制。现代控制方基本构成类似。它接上位机DNC和NC的指令,根法如模型参考自适应控制、滑模变结构控制、鲁棒控据传感器提供的信号,进行分析比较和逻辑判别后制、预见控制、H∞控制、智能控制如模糊控制、人工驱动LPMSM。智能(如人工神经元网络系统

8、)控制等。LPMSM伺服系统的附属结构以系统的性能影2直线永磁同步电机的应用响也

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