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永磁直线同步电机的磁阻力分析及其最小化研究 被引量：63
1
作者 潘开林 傅建中 陈子辰 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2004年第4期112-115,共4页
该文在简要分析永磁直线同步电机的磁阻力(DetentForce)产生原理的基础上,采用半无限单端结构建立了由于边端效应产生的磁阻力分析模型,运用傅立叶级数与数值分析相结合的方法对磁阻力进行了分析。在此基础上,提出了优化初级长度从而降... 该文在简要分析永磁直线同步电机的磁阻力(DetentForce)产生原理的基础上,采用半无限单端结构建立了由于边端效应产生的磁阻力分析模型,运用傅立叶级数与数值分析相结合的方法对磁阻力进行了分析。在此基础上,提出了优化初级长度从而降低磁阻力的原理与方法,并采用有限元分析进行了对比验证。 展开更多
关键词 永磁直线同步电机 磁阻力分析 最小化 边端效应 数值分析
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永磁直线同步电机定位力分析与实验研究 被引量：41
2
作者 王昊 张之敬 刘成颖 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第15期58-63,共6页
定位力是推力波动的主要组成部分,也是评价永磁直线同步电机性能的重要标志。在建立考虑端部效应的磁路分析模型基础上,采用能量法理论计算定位力,分析了影响定位力波动的关键因素,得出合适的槽型和改变边齿形状可以有效减小定位力。通... 定位力是推力波动的主要组成部分,也是评价永磁直线同步电机性能的重要标志。在建立考虑端部效应的磁路分析模型基础上,采用能量法理论计算定位力,分析了影响定位力波动的关键因素,得出合适的槽型和改变边齿形状可以有效减小定位力。通过有限元仿真和实验,证明了理论计算和结论的正确性。 展开更多
关键词 永磁同步直线电机 定位力 端部效应
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永磁直线同步电机的磁阻力分析及其优化 被引量：27
3
作者 潘开林 傅建中 陈子辰 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第10期1627-1632,共6页
为了最小化由边端效应与齿槽效应引起的永磁直线同步电机(PMLSM)的推力波动,提出了一种数理分析相结合的优化设计方法.采用半无限单端结构建立永磁直线同步电机边端效应产生的磁阻力分析模型,运用傅立叶级数与数值分析相结合的方法对磁... 为了最小化由边端效应与齿槽效应引起的永磁直线同步电机(PMLSM)的推力波动,提出了一种数理分析相结合的优化设计方法.采用半无限单端结构建立永磁直线同步电机边端效应产生的磁阻力分析模型,运用傅立叶级数与数值分析相结合的方法对磁阻力进行了分析,并进一步提出优化动子长度来降低磁阻力的原理与方法.建立齿槽效应分析模型,运用有限元数值分析由齿槽效应产生的磁阻力;并建立整体磁阻力的有限元分析模型,探讨了永磁体宽度对整体磁阻力的影响.结果表明,仿真分析与测试结果基本一致,磁阻力得以大大降低,该方法实现了PMLSM的动子长度、分数槽与永磁体宽度的优化设计. 展开更多
关键词 永磁直线同步电机 磁阻力 边端效应 齿槽效应
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辅助极一体式永磁同步直线电机端部定位力抑制技术 被引量：29
4
作者 寇宝泉 张赫 +2 位作者 郭守仑 张海林 金银锡 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第6期106-113,共8页
为了抑制永磁同步直线电机的端部定位力,提出一种辅助极一体式永磁同步直线电机(Auxiliary Poles-Permanent Magnet Linear Synchronous Motor,AP-PMLSM),具有端部定位力小、结构强度高、加工制造简单等特点。基于侧向力方法对AP-PMLSM... 为了抑制永磁同步直线电机的端部定位力,提出一种辅助极一体式永磁同步直线电机(Auxiliary Poles-Permanent Magnet Linear Synchronous Motor,AP-PMLSM),具有端部定位力小、结构强度高、加工制造简单等特点。基于侧向力方法对AP-PMLSM的端部定位力进行解析,推导出使AP-PMLSM端部定位力达到极小值时的辅助极位置和辅助极宽度的表达式。建立了14极12槽AP-PMLSM的有限元模型,有限元仿真结果与解析结果基本一致,验证了理论分析的正确性。 展开更多
关键词 永磁同步直线电机 辅助极 定位力 端部效应
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圆筒永磁直线电机齿槽力综合优化 被引量：15
5
作者 陈卫宝 范承志 叶云岳 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第7期943-947,共5页
使用有限元分析来说明所研究的圆筒永磁直线电机推力波动主要是由齿槽力引起的.为削弱该电机的齿槽力,采用了一种基于能量法和傅里叶分解的解析法对电机齿槽力进行分析,据此提出优化电机初级长度和极弧系数来减少电机齿槽力.在解析法研... 使用有限元分析来说明所研究的圆筒永磁直线电机推力波动主要是由齿槽力引起的.为削弱该电机的齿槽力,采用了一种基于能量法和傅里叶分解的解析法对电机齿槽力进行分析,据此提出优化电机初级长度和极弧系数来减少电机齿槽力.在解析法研究基础上,采用遗传算法,选取定子槽宽和槽高,永磁体径向长度作为优化变量,齿槽力,气隙平均磁密和永磁体用量作为目标函数进行综合优化.利用有限元法对其验证,通过抽油机实际测试,证明所提方法是正确有效的.结果表明,电机齿槽力和永磁体用量大大减少,电机推力有所增加,优化取得良好效果. 展开更多
关键词 圆筒型 磁阻力 齿槽力 解析法 遗传算法 优化
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一种波浪发电装置用低速双动子永磁直线电机运行机理研究 被引量：15
6
作者 张静 余海涛 施振川 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第19期4553-4562,共10页
提出了一种用于直驱式波浪发电装置的短行程、低速、双动子双侧Halbach永磁阵列直线电机。研究该电机的运行机理及电磁特性,通过优化电机永磁体结构提高电机磁能密度及发电效率,降低电机磁阻力。首先,根据电机的电磁负荷、运动行程和平... 提出了一种用于直驱式波浪发电装置的短行程、低速、双动子双侧Halbach永磁阵列直线电机。研究该电机的运行机理及电磁特性,通过优化电机永磁体结构提高电机磁能密度及发电效率,降低电机磁阻力。首先,根据电机的电磁负荷、运动行程和平均速度,给出电机模型的初始设计结构和参数,采用磁场分析法辅助有限元法分析电机电磁特性,验证电机模型的正确性。其次,对Halbach永磁阵列拓扑结构及其磁场分布进行计算与分析,研究电机径向磁通密度增强原理与电机轴向磁通密度抵消原理,对电机双侧Halbach永磁结构进行优化,提高电机磁能密度及输出电压幅值,降低电机轴向磁阻力,减少电机低速运行过程中的振动;研究电机在恒速及正弦速度下的电动势曲线,并计算电机的输出效率。最后,采用一台圆筒形永磁直线电机验证在不同波浪参数下的输出电压曲线。分析与计算结果表明双动子双侧Halbach永磁阵列直线电机较其他类型电机具有磁能密度高、磁阻力波动小及输出效率高的优势。 展开更多
关键词 直线电机 HALBACH 永磁阵列 磁阻力 有限元法 波浪发电
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双V型结构削弱永磁直线电机磁阻力波动方法 被引量：10
7
作者 彭兵 李丽萍 +2 位作者 张囡 赵国新 刘铁法 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第22期108-114,共7页
磁阻力是单边平板型永磁直线电机(PMLM)推力波动的主要组成部分,影响了其在精密驱动领域的应用,为此,提出双V型结构削弱端部效应和齿槽效应产生的推力波动的方法。首先分析齿槽磁阻力和端部磁阻力的波动规律;然后基于积分法推导齿槽效... 磁阻力是单边平板型永磁直线电机(PMLM)推力波动的主要组成部分,影响了其在精密驱动领域的应用,为此,提出双V型结构削弱端部效应和齿槽效应产生的推力波动的方法。首先分析齿槽磁阻力和端部磁阻力的波动规律;然后基于积分法推导齿槽效应磁阻力与磁极的V型深度之间关系。接着针对特定深度的V型磁极,推导端部效应磁阻力与V型端部电枢铁心V型深度的关系。最后,以12槽10极PMLM为例,采用有限元仿真和实验验证,结果证明该方法能够有效削弱端部效应和齿槽效应产生的磁阻推力波动。 展开更多
关键词 永磁直线电机 端部效应 齿槽效应 磁阻力 双V型结构
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直线电机的发展及其磁阻力优化综述 被引量：9
8
作者 章达众 廖有用 李国平 《机电工程》 CAS 2013年第9期1051-1054,共4页
针对传统间接驱动系统在自动化设备上的应用缺陷等问题,提出了直接驱动的概念,以直线电机为动力源直接推动运动台运动。在比较直接驱动与传统间接驱动性能的基础上,论述了直线电机在大行程、高速高精度自动化控制领域的应用趋势,并从驱... 针对传统间接驱动系统在自动化设备上的应用缺陷等问题,提出了直接驱动的概念,以直线电机为动力源直接推动运动台运动。在比较直接驱动与传统间接驱动性能的基础上,论述了直线电机在大行程、高速高精度自动化控制领域的应用趋势,并从驱动原理、驱动力和定位精度等方面介绍了国内外直线电机的研究现状。针对影响直线电机驱动性能的磁阻力参数,归纳了相关文献削弱磁端效应和减少齿槽力的原理和研究方法,并从电机本体设计与电机控制技术两个方面对直线电机磁阻力的优化方法进行了总结。研究结果表明:直线电机以其良好的运行性能将逐步取代传统旋转电机的市场地位,同时直线电机在工程应用上的深入推广必须解决制造工艺、电机热效应、电机驱动器设计等问题。 展开更多
关键词 直线电机 发展 磁阻力 电机设计 控制
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永磁直线同步电动机气隙磁场及磁阻力分析 被引量：8
9
作者 王淑红 熊光煜 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第6期824-828,共5页
利用解析和数值2种方法分析计算了考虑边缘效应影响时定子绕组分段、垂直运动的永磁直线同步电动机的气隙磁场和边缘效应引起的磁阻力,得到了较为简便的关于其磁场的求解方法.导出了气隙磁密及由于边缘效应所引起的磁阻力的解析计算公式.
关键词 永磁直线同步电动机(PMLSM) 气隙磁场 磁阻力
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考虑定位力及摩擦力的永磁同步直线电机系统预定位估计算法 被引量：8
10
作者 黄旭珍 张成明 +2 位作者 梁进 王安鹏 李立毅 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第4期1496-1504,共9页
在永磁同步直线电机系统中,采用增量式传感器以及无位置控制技术对电机进行闭环控制时,定位力及摩擦力会导致对系统初始位置的估计出现较大偏差,影响起动性能。针对上述问题,该文提出一种考虑定位力以及摩擦力的永磁同步直线电机系统预... 在永磁同步直线电机系统中,采用增量式传感器以及无位置控制技术对电机进行闭环控制时,定位力及摩擦力会导致对系统初始位置的估计出现较大偏差,影响起动性能。针对上述问题,该文提出一种考虑定位力以及摩擦力的永磁同步直线电机系统预定位算法。首先,在分析系统定位力、摩擦力特性的基础上,重点分析电机预定位时的动力平衡关系,考虑摩擦力对电机预定位过程的影响,讨论不同方向的预定位平衡位置。其次,推导预定位平衡位置估计可实现的约束条件,并基于静止坐标系下,提出一种基于二分法的预定位平衡位置迭代估计算法。最后,基于一台平板型永磁同步直线电机,配合“ARM+FPGA”的驱动控制平台,开展预定位估计算法的仿真与实验工作。通过仿真分析和实验验证了预定位估计算法的可行性与有效性。 展开更多
关键词 永磁同步直线电机 定位力 摩擦力 初始位置估计 估计算法
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永磁同步直线电机定位力测试实验研究 被引量：4
11
作者 周天丰 刘成颖 +2 位作者 赵彤 孙洁 林家春 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2006年第10期34-37,共4页
为满足平板式三相交流永磁同步直线电动机(PMLSM)推力平稳性要求,利用有限元方法分析端部力和齿槽力的形成原因和波动规律,介绍了一种全行程往复运动双向测量的直线电机定位力的方法,可以克服摩擦力的影响,并在样机上实验完成。测试中... 为满足平板式三相交流永磁同步直线电动机(PMLSM)推力平稳性要求,利用有限元方法分析端部力和齿槽力的形成原因和波动规律,介绍了一种全行程往复运动双向测量的直线电机定位力的方法,可以克服摩擦力的影响,并在样机上实验完成。测试中利用高性能数字信号处理器TMS320F2812DSP采集力传感器和光栅信号,能较准确、快速地计算出对应位置上的定位力,误差稳定在3 N以内。实验结果与理论分析基本一致,为高性能直线电机伺服控制器的改进设计提供了客观数据。 展开更多
关键词 永磁同步直线电动机 端部力 齿槽力 定位力 数字信号处理器
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扁平型永磁直线电机定位力综合优化 被引量：7
12
作者 史石磊 康尔良 史桂英 《微电机》 北大核心 2020年第3期33-37,54,共6页
通过单一变量削弱永磁直线电机定位力的方法往往会影响到永磁直线电机的其他性能,所以需要以多变量、多目标进行综合优化设计。以一台18槽21极扁平永磁直线电机为优化对象,分析了影响定位力的关键参数。以边齿宽度、斜极长度、磁钢宽度... 通过单一变量削弱永磁直线电机定位力的方法往往会影响到永磁直线电机的其他性能,所以需要以多变量、多目标进行综合优化设计。以一台18槽21极扁平永磁直线电机为优化对象,分析了影响定位力的关键参数。以边齿宽度、斜极长度、磁钢宽度和磁钢厚度为优化变量,以定位力、反电势和单块磁钢用量为优化目标,基于田口法和有限元法进行优化设计,通过对仿真结果的分析确定最佳的变量组合。有限元仿真结果表明,优化后的电机的定位力减小、反电势幅值增加并且磁钢用量减少,实现了优化目标。最后,通过测试样机的定位力和反电势验证了方法的有效性。 展开更多
关键词 永磁直线电机 有限元 田口法 定位力 优化
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基于比例谐振内模扩张状态观测器的PMLSM推力波动抑制策略 被引量：1
13
作者 张国强 赵新茹 +2 位作者 张恒 王高林 徐殿国 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第8期2449-2458,共10页
定位力是永磁同步直线电机(PMLSM)产生推力波动的主要原因,导致振动和噪声,恶化驱动系统运行性能。针对这一问题,该文提出一种基于比例谐振内模扩张状态观测器(PR-IMESO)的PMLSM推力波动抑制策略以提高系统控制精度和运行性能。首先,对P... 定位力是永磁同步直线电机(PMLSM)产生推力波动的主要原因,导致振动和噪声,恶化驱动系统运行性能。针对这一问题,该文提出一种基于比例谐振内模扩张状态观测器(PR-IMESO)的PMLSM推力波动抑制策略以提高系统控制精度和运行性能。首先,对PMLSM推力波动进行建模与分析,针对推力波动中占比较大的定位力分量,根据内模原理研究考虑定位力模型的内模扩张状态观测器(IMESO),并在观测器中引入谐振项以加强对二次脉动定位力的抑制。所提出抑制策略对PMLSM定位力具有良好的观测及补偿能力,还可对其余未建模的复杂动子推力波动进行抑制,具有较好的推力波动整体抑制效果。最后,在一台750 W的PMLSM实验平台上验证所提出抑制策略的有效性。 展开更多
关键词 永磁同步直线电机 定位力 比例谐振内模扩张状态观测器 推力波动抑制
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基于动磁式永磁同步直线电机定位力的研究 被引量：6
14
作者 黄玉平 吴红星 +1 位作者 洪作光 李立毅 《微电机》 北大核心 2010年第6期28-31,共4页
针对永磁同步直线电机定位力大的缺点,文章分析了动磁式永磁同步电动机的定位力产生的基本原理;借鉴永磁同步旋转电机的齿槽力的分析方法,分析了动磁式永磁同步直线电机的端边效应定位力,并得出定位力计算方法,分析了齿槽定位力,得出了... 针对永磁同步直线电机定位力大的缺点,文章分析了动磁式永磁同步电动机的定位力产生的基本原理;借鉴永磁同步旋转电机的齿槽力的分析方法,分析了动磁式永磁同步直线电机的端边效应定位力,并得出定位力计算方法,分析了齿槽定位力,得出了齿槽定位力的最大值表达式,利用软件建立的永磁同步电机定位力模型,仿真动磁式直线电机的定位力情况,得出动磁式直线电机边端定位力很小的结论。 展开更多
关键词 动磁式 永磁直线电机 定位力
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圆筒型反向式横向磁通直线电机定位力补偿二阶自抗扰控制器位置控制 被引量：7
15
作者 董顶峰 黄文新 +2 位作者 卜飞飞 黄维康 姜文 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第11期2365-2373,共9页
为减小定位力、摩擦力及负载等扰动对圆筒型反向式横向磁通直线电机(TRTFLM)位置控制性能的影响,提出一种定位力补偿二阶自抗扰控制器(ADRC)。首先,给出该电机的基本结构与运行原理,并对其定位力产生机理、数学模型及谐波分量进行分析;... 为减小定位力、摩擦力及负载等扰动对圆筒型反向式横向磁通直线电机(TRTFLM)位置控制性能的影响,提出一种定位力补偿二阶自抗扰控制器(ADRC)。首先,给出该电机的基本结构与运行原理,并对其定位力产生机理、数学模型及谐波分量进行分析;其次,基于该电机的数学模型,将位置环与速度环进行并联设计,构建位置环二阶ADRC,提高了TRTFLM位置控制的抗扰性能及跟踪性能;在此基础上,将定位力模型嵌入至扩张状态观测器(ESO)中,实现对二阶ADRC的优化,进一步提高了位置控制跟踪性能;最后,实验表明该控制方案的可行性和有效性。 展开更多
关键词 圆筒型反向式横向磁通直线电机 定位力 自抗扰控制 位置控制
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永磁同步直线电机的电磁设计与分析 被引量：6
16
作者 史石磊 康尔良 《微特电机》 2020年第3期25-28,共4页
永磁直线同步电机(PMSLM)以其推力密度大、响应速度快等优势在机床进给系统中得到广泛应用。结合PMSLM的结构特点和经典的旋转电机电磁设计公式,设计了PMSLM的主要电磁参数,确定了PMSLM的主要尺寸。建立PMSLM二维有限元模型,对空载的反... 永磁直线同步电机(PMSLM)以其推力密度大、响应速度快等优势在机床进给系统中得到广泛应用。结合PMSLM的结构特点和经典的旋转电机电磁设计公式,设计了PMSLM的主要电磁参数,确定了PMSLM的主要尺寸。建立PMSLM二维有限元模型,对空载的反电动势、定位力等特性进行了仿真分析,并通过负载仿真结果的计算分析来验证推力、效率等设计参数,仿真结果表明该设计方案满足设计目标。 展开更多
关键词 永磁同步直线电机 电磁设计 有限元 定位力
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基于补偿绕组的永磁直线同步电机推力波动研究
17
作者 程钰莹 李建贵 +2 位作者 于天琦 丁一硕 王琛 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2024年第5期96-99,共4页
为抑制永磁直线同步电机的推力波动,提出了一种引入补偿绕组的永磁直线同步电机,具有推力波动低、推力损失小等特点。首先,以12槽14极永磁直线同步电机为对象,优化端部齿参数降低了定位力基波幅值;其次,采用端部力补偿绕组削弱了定位力... 为抑制永磁直线同步电机的推力波动,提出了一种引入补偿绕组的永磁直线同步电机,具有推力波动低、推力损失小等特点。首先,以12槽14极永磁直线同步电机为对象,优化端部齿参数降低了定位力基波幅值;其次,采用端部力补偿绕组削弱了定位力的二次谐波;再次,采用相补偿绕组较大程度上平衡了三相反电动势。有限元仿真结果显示,在额定负载条件下,引入补偿绕组的结构的推力波动率与优化前相比下降了28.51%,且推力保持不变,验证了其有效性。 展开更多
关键词 永磁直线同步电机 补偿绕组 定位力 推力波动 谐波分析
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磁极偏移减小永磁直线无刷直流电动机磁阻力 被引量：4
18
作者 王书华 汪旭东 +1 位作者 曹娟娟 王亚广 《微特电机》 北大核心 2008年第9期8-10,12,共4页
为了减小由永磁体和初级齿相互作用引起的永磁直线无刷直流电动机的磁阻力,提出了一种磁极偏移的优化方法。运用傅立叶级数和数值分析相结合的方法对磁阻力进行了分析,研究了优化磁极相对位置降低磁阻力的原理和方法,推导出了永磁体偏... 为了减小由永磁体和初级齿相互作用引起的永磁直线无刷直流电动机的磁阻力,提出了一种磁极偏移的优化方法。运用傅立叶级数和数值分析相结合的方法对磁阻力进行了分析,研究了优化磁极相对位置降低磁阻力的原理和方法,推导出了永磁体偏移量的规则。建立了电机的磁阻力有限元分析模型,并进行了仿真分析。结果表明,采用磁极偏移的方法可以很好地降低磁阻力,电机电磁推力降低很少,且电机极数越多优化效果越明显,采用有限元法验证了该结论。 展开更多
关键词 永磁直线无刷直流电动机 磁阻力 磁极偏移 永磁体不对称分布 推力波动
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基于ANSYS的新型结构永磁直线同步电机力性能研究 被引量：5
19
作者 江宏伟 《机电工程》 CAS 2012年第2期227-229,233,共4页
直线电机因具有高速、高精和高推力体积比等优势,在数控机床、高性能IC封装制造等领域受到越来越多的关注,然而因其结构上的原因而存在推力波动、齿槽效应和端部效应,已成为目前直线电机研究领域的重点对象。针对直线电机在端部的不连... 直线电机因具有高速、高精和高推力体积比等优势,在数控机床、高性能IC封装制造等领域受到越来越多的关注,然而因其结构上的原因而存在推力波动、齿槽效应和端部效应,已成为目前直线电机研究领域的重点对象。针对直线电机在端部的不连续所导致的端部效应,建立了一种新的动子结构,避免了端部效应导致的推力波动,并以有限元方法对该模型进行了分析与比较。研究结果表明,该新型结构直线电机在力性能上具有推力波动小的优点,可为直线电机结构优化提供参考。 展开更多
关键词 永磁直线电机 有限元 端部力 推力波动
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120°相带环形绕组圆筒型永磁直线发电机定位力降低的优化设计 被引量：5
20
作者 司纪凯 严作光 +2 位作者 聂瑞 徐帅 董亮辉 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第6期1138-1148,共11页
圆筒型永磁直线发电机(TPMLG)采用120°相带环型绕组可以提高其功率密度,然而,TPLMG具有较大的定位力,这会引起发电机的振荡甚至使系统不稳定。为了解决这一问题,该文对120°相带环形绕组(120°-TPMLG)的圆筒型永磁直线发... 圆筒型永磁直线发电机(TPMLG)采用120°相带环型绕组可以提高其功率密度,然而,TPLMG具有较大的定位力,这会引起发电机的振荡甚至使系统不稳定。为了解决这一问题,该文对120°相带环形绕组(120°-TPMLG)的圆筒型永磁直线发电机进行优化设计。首先利用有限元方法研究不同结构参数(定子铁心长度、极弧系数、槽肩宽度、定子齿宽和气隙长度)对定位力的影响。根据分析结果,结合田口方法对发电机进行优化设计,在不损失输出功率的情况下使定位力最小,得到120°-TPMLG的最优结构参数。为了验证优化设计过程的有效性,将优化后的120°-TPMLG与初始发电机的性能进行比较。结果表明,优化后的120°-TPMLG的定位力得到了极大的减小,输出功率也略有增加。因此,该文采用的优化方法对减小120°-TPMLG的定位力是有效的。 展开更多
关键词 120°相带环形绕组 定位力 优化设计 圆筒型永磁直线发电机 田口法
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