动磁式永磁无刷直流直线电机的齿槽力最小化 被引量：47

1

作者 罗宏浩 吴峻 常文森 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第6期12-16,共5页

为提高永磁无刷直流直线电机的性能,必须研究减小其齿槽定位力(齿槽力)的技术措施。根据电磁弹射系统需要推进大质量载荷的要求,提出了1种大推力的动磁式永磁无刷直流直线电机模型。用有限元方法计算了磁极端部与定子齿槽相互作用形成的... 为提高永磁无刷直流直线电机的性能,必须研究减小其齿槽定位力(齿槽力)的技术措施。根据电磁弹射系统需要推进大质量载荷的要求,提出了1种大推力的动磁式永磁无刷直流直线电机模型。用有限元方法计算了磁极端部与定子齿槽相互作用形成的3种齿槽力分量,由傅里叶变换得到了各分量的功率谱。在对各分量进行频谱分析的基础上得出了产生齿槽力的主要原因是电机推力的二次谐波这一结论,提出了优化磁极宽度以减小齿槽力的方法。对优化设计后的电机模型进行了有限元计算和频谱分析,分析显示该电机模型推力的二次谐波已被大大削弱。计算了不同磁极宽度情况下的电机推力,结果表明采用该方法可以有效减小电机的推力波动。 展开更多

关键词 永磁无刷直流直线电机:齿槽定位力:齿槽效应 有限元方法 谐波分析

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利用辅助槽削弱齿槽力的方法研究 被引量：18

2

作者 黄克峰 李槐树 周羽 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第3期54-59,66,共7页

针对圆筒型永磁直线电机存在齿槽力的问题,先得出了气隙磁场强度的解析公式,再依据气隙磁场强度的解析公式采用能量法推导出了齿槽力解析公式。对齿槽力解析公式进行傅里叶分解,得到了开辅助槽对齿槽力的影响规律。研究表明,为了削弱齿... 针对圆筒型永磁直线电机存在齿槽力的问题,先得出了气隙磁场强度的解析公式,再依据气隙磁场强度的解析公式采用能量法推导出了齿槽力解析公式。对齿槽力解析公式进行傅里叶分解,得到了开辅助槽对齿槽力的影响规律。研究表明,为了削弱齿槽力,当N p(齿槽力周期数)=1时,开任意辅助槽数必须选择与之相对应的极弧系数;当N p≠1时,开辅助槽数应使得对齿槽力有影响的傅里叶分解系数变为零。通过样机实验研究,验证了选择合理的辅助槽数能够削弱齿槽力。 展开更多

关键词 圆筒型永磁直线电机 辅助槽 齿槽力 削弱 极弧系数

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圆筒永磁直线电机齿槽力综合优化 被引量：15

3

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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基于有限元分析的3种圆筒型永磁同步直线电机的运行仿真 被引量：10

4

作者 陆国良 夏永明 +1 位作者 刘晓 杨少东 《轻工机械》 CAS 2006年第4期56-59,共4页

介绍了3种不同结构形式的永磁同步直线电机,基于3个不同的有限元模型,对电机的气隙磁密、齿槽力和力密度进行了分析。在分析过程中为减小电机推力的波动,进行了电机参数的优化设计。最后通过2台样机的测试,进一步验证了分析方法的正确性。

关键词 圆筒型永磁同步直线电机 径向冲磁i轴向冲磁 齿槽力

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一种海浪发电用永磁单相直线电机的工作特性与实验分析 被引量：12

5

作者 张静 余海涛 +1 位作者 陈琦 胡敏强 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第7期110-116,共7页

提出了一种直驱海浪发电用圆筒型单相永磁直线发电机(PMSPLG)设计方案,该电机具有初级结构简单、体积小、定位力波动幅值小的特点。首先,论文给出发电机的结构和工作原理,分析了采用Halbach永磁阵列的电机气隙磁场。其次,在旋转电机磁... 提出了一种直驱海浪发电用圆筒型单相永磁直线发电机(PMSPLG)设计方案,该电机具有初级结构简单、体积小、定位力波动幅值小的特点。首先,论文给出发电机的结构和工作原理,分析了采用Halbach永磁阵列的电机气隙磁场。其次,在旋转电机磁场能量计算方法的基础上对直线电机齿槽定位力的计算公式进行推导,得到圆筒型直线电机的齿槽定位力波动统一公式;并采用有限元方法(FEM)对电机在不同槽距和极距的匹配情况下,对电机的定位力进行仿真分析,得到电机的槽距和极距的最优尺寸。最后,分析了PMSPLG在恒速和正弦变化速度下的空载电动势变化曲线。论文给出单相永磁直线发电机同尺寸样机,实验验证了电机的电磁特性。计算与实验结果表明该直线发电机具有定位力波动幅值小、后续整流电路简单的特点;与其他采用旋转电机的波能发电装置相比,具有能量转换效率高、系统结构简单、应用成本低等特点,在海浪发电领域具有较好的应用前景。 展开更多

关键词 海浪发电 永磁单相直线电机 定位力 Halbach永磁阵列 有限元方法

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基于x域重复控制的磁通切换永磁直线电机定位力抑制方法 被引量：9

6

作者 孟高军 余海涛 +1 位作者 黄磊 张笑薇 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第16期4224-4231,共8页

初级永磁型磁通切换直线电机在推力性能要求较高的机床伺服进给系统应用中具有一定的优势,而初次级双凸极结构会引起较大的定位力,从而限制了磁通切换永磁直线电机的应用。该文首先分析了磁通切换永磁直线(linear flux-switching perman... 初级永磁型磁通切换直线电机在推力性能要求较高的机床伺服进给系统应用中具有一定的优势,而初次级双凸极结构会引起较大的定位力,从而限制了磁通切换永磁直线电机的应用。该文首先分析了磁通切换永磁直线(linear flux-switching permanent magnet,LFSPM)电机定位力产生的原理,随后从控制角度出发,提出一种利用时变周期信号的重复控制来抑制定位力的新型控制策略。首先将时变的t域信号,变换为具有固定周期的x域信号,再对其进行重复控制器的设计,从而达到抑制定位力和速度脉动的目的。通过半实物仿真平台AD5435实现了该控制算法,仿真及实验验证了该方法的有效性。 展开更多

关键词 磁通切换永磁直线(LFSPM)电机 双凸极结构 定位力 时变信号 x域重复控制

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低速大力矩圆筒永磁直线电机齿槽力分析 被引量：7

7

作者 陈卫宝 范承志 叶云岳 《机电工程》 CAS 2010年第2期86-88,110,共4页

为削弱圆筒永磁直线电机的齿槽力,采用了一种基于能量法和傅里叶分解的解析分析方法,推导出了圆筒直线电机与结构参数有关的齿槽力表达式。在此基础上,研究了定子极距所作的微小改变和极弧系数的优化选择对齿槽力的影响,提出了减少电机... 为削弱圆筒永磁直线电机的齿槽力,采用了一种基于能量法和傅里叶分解的解析分析方法,推导出了圆筒直线电机与结构参数有关的齿槽力表达式。在此基础上,研究了定子极距所作的微小改变和极弧系数的优化选择对齿槽力的影响,提出了减少电机齿槽力的优化方案,并利用有限元法对其进行了验证。通过抽油机实际测试,其测试结果证明所提出的方法是正确有效的。 展开更多

关键词 永磁直线电机 齿槽力 圆筒型 二维有限元

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带定位力补偿的扩张观测器磁通切换永磁直线电机无位置传感器控制策略 被引量：8

8

作者 孟高军 袁野 +2 位作者 孙玉坤 朱志莹 刘海涛 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第17期4091-4101,共11页

为了提高磁通切换永磁直线(LFSPM)电机无位置传感器控制性能,同时针对该电机双凸极结构引起的定位力较大的缺陷,提出一种带有定位力补偿的扩张观测器无位置传感器控制策略。首先,建立合成反电动势模型,研究通过将反电动势估算值反馈引... 为了提高磁通切换永磁直线(LFSPM)电机无位置传感器控制性能,同时针对该电机双凸极结构引起的定位力较大的缺陷,提出一种带有定位力补偿的扩张观测器无位置传感器控制策略。首先,建立合成反电动势模型,研究通过将反电动势估算值反馈引入到定子电流观测计算中的动子位置估算方法,同时为提高观测精度,将两相静止坐标下电流状态方程的反电动势作为系统干扰,通过扩张状态观测器进行准确估计,并采用归一化的正交锁相环来获得动子位置信息,在此基础上,给出自适应滑模速度控制器的设计方法,利用电流谐波注入法对观测的定位力进行前馈补偿,以便消除因定位力时变引起的动子速度和位置估算稳态误差,提高滑模控制抗扰性能。仿真结果表明,系统扰动观测值在能够快速准确地跟踪实际值的同时进一步抑制位置估算误差,基于A&D5435半实物装置搭建硬件电路,实验结果进一步验证了所提方法的有效性,实现了LFSPM电机在不同工况运行条件下的无位置准确跟踪。 展开更多

关键词 磁通切换永磁直线电机 定位力 扩张状态观测器 前馈补偿 无位置传感器

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低速大力矩圆筒永磁直线电机齿槽力优化 被引量：7

9

作者 陈卫宝 范承志 叶云岳 《微电机》 北大核心 2011年第3期5-8,共4页

首先用有限元分析来说明该文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分析方法,推导出圆筒直线电机与结构参数有关的齿槽力表达式。在此基础上,研究了对... 首先用有限元分析来说明该文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分析方法,推导出圆筒直线电机与结构参数有关的齿槽力表达式。在此基础上,研究了对定子极距所作的微小改变和极弧系数的优化选择对齿槽力的影响,提出了减少电机齿槽力的优化方案。利用有限元法对其验证,通过抽油机实际测试,证明文中提出的方法是正确有效的。 展开更多

关键词 永磁直线电机 齿槽力 圆筒型 二维有限元

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基于BP神经网络的永磁直线同步电机齿槽力预估器 被引量：5

10

作者 邵波 曹志彤 +1 位作者 陈宏平 何国光 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第7期1281-1284,共4页

为了减小永磁直线同步电机(PMLSM)齿槽力的波动,采用二维电磁场有限元方法,结合动态分网来描述PMLSM定、动子间的相对运动.考虑非线性磁饱和的影响,对槽形尺寸、斜槽、闭口槽、气隙、分数槽等影响下的齿槽力进行了分析.计算结果表明,分... 为了减小永磁直线同步电机(PMLSM)齿槽力的波动,采用二维电磁场有限元方法,结合动态分网来描述PMLSM定、动子间的相对运动.考虑非线性磁饱和的影响,对槽形尺寸、斜槽、闭口槽、气隙、分数槽等影响下的齿槽力进行了分析.计算结果表明,分数槽是有效减小PMLSM齿槽力波动的重要措施.将模拟计算得到的槽形、气隙对齿槽力波动的影响作为神经网络的训练样本,结合动量法和自调节学习规则,构建了基于BP神经网络的齿槽力预估器.通过该预估器,可以在PMLSM设计阶段对槽形尺寸、气隙大小进行合理的选择. 展开更多

关键词 永磁直线同步电机 有限元方法 齿槽力 分数槽 神经网络预估器

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圆筒型永磁直线电机磁阻力最小化分析 被引量：6

11

作者 崔皆凡 秦超 王鸿雪 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2014年第6期25-27,共3页

为了提高圆筒型永磁直线电机在高速加工中心、精密磨床等应用场合的伺服驱动性能,基于Ansoft软件分别对影响圆筒型永磁直线电机运行性能的边端力和齿槽力进行了分析。推导了初级铁心长度和边端力的解析关系式,得出了最优的初级长度,通... 为了提高圆筒型永磁直线电机在高速加工中心、精密磨床等应用场合的伺服驱动性能,基于Ansoft软件分别对影响圆筒型永磁直线电机运行性能的边端力和齿槽力进行了分析。推导了初级铁心长度和边端力的解析关系式,得出了最优的初级长度,通过有限元仿真证明了所得结论的正确性。针对旋转电机中采用均匀分布辅助槽来削弱齿槽转矩的方法进行了深入的分析,重点研究了辅助槽尺寸对永磁直线电机齿槽力的影响。最后对电机磁阻力进行了分析并通过有限元仿真证明了所采用方法的有效性。所得结论可为直线电机的设计提供一定的理论指导。 展开更多

关键词 圆筒型永磁直线电机 边端力 初级长度 齿槽力 有限元 辅助槽

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基于磁极偏移圆筒永磁直线电机齿槽力的削弱 被引量：6

12

作者 崔皆凡 秦超 《沈阳工业大学学报》 EI CAS 北大核心 2014年第2期133-137,共5页

为了削弱圆筒型永磁直线电机的齿槽力,在简要介绍圆筒型永磁直线电机齿槽力产生原理的基础上,基于Ansoft软件对圆筒型永磁直线电机的齿槽力进行了分析.以单个磁极和初级齿相互作用产生的齿槽力为基础,运用叠加原理得到整个电机的齿槽力... 为了削弱圆筒型永磁直线电机的齿槽力,在简要介绍圆筒型永磁直线电机齿槽力产生原理的基础上,基于Ansoft软件对圆筒型永磁直线电机的齿槽力进行了分析.以单个磁极和初级齿相互作用产生的齿槽力为基础,运用叠加原理得到整个电机的齿槽力解析表达式,进而提出采用磁极分组偏移来削弱电机齿槽力的方法,并给出了磁极偏移距离的表达式.通过有限元仿真验证了该方法的有效性,同时对磁极偏移后电机的反电势进行了分析,发现该方法对电机反电势的影响很小,所得结论可为直线电机的设计提供一定参考. 展开更多

关键词 圆筒型永磁直线电机 齿槽力 磁极偏移 磁极分组 有限元 反电势 整数槽 分数槽

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基于极弧系数组合的永磁直线电机齿槽力削弱方法 被引量：6

13

作者 全磊 范承志 叶云岳 《机电工程》 CAS 2011年第10期1209-1212,共4页

永磁电机由于齿槽效应造成的推力波动一直是影响其性能的一个重要因素。为了削弱永磁同步直线电机的齿槽转矩,结合直线电机的结构特点,利用能量法和傅立叶分解的解析分析方法,推导出了齿槽转矩与极弧系数的数学关系表达式。由于边端力... 永磁电机由于齿槽效应造成的推力波动一直是影响其性能的一个重要因素。为了削弱永磁同步直线电机的齿槽转矩,结合直线电机的结构特点,利用能量法和傅立叶分解的解析分析方法,推导出了齿槽转矩与极弧系数的数学关系表达式。由于边端力也会造成直线电机的推力波动,而边端力与动子长度密切相关,提出了一种基于不同极弧系数组合的齿槽转矩削弱方法以避免动子长度变化过大。有限元仿真及实验结果表明,该方法可有效地减少齿槽力,提高永磁同步直线电机的运动性能。 展开更多

关键词 永磁直线电机 齿槽力 极弧系数 有限元 稳态磁场

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永磁直线电动机定位力的研究 被引量：4

14

作者 李立毅 孟涛 +1 位作者 李小鹏 张艳丽 《微电机》 北大核心 2006年第4期28-30,共3页

永磁直线电机的定位力是由铁心开槽及铁心的有限长产生的。该文通过对电机定位力的分析并通过优化电机铁心的轴向长度,使其定位力得到有效抑制。

关键词 永磁电机 直线电动机 定位力 分析

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一种基于非线性反馈重复控制策略的磁通切换直线电机推力波动抑制方法 被引量：6

15

作者 孟高军 余海涛 +2 位作者 胡敏强 刘海涛 酒晨霄 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第8期169-177,共9页

针对初级永磁型磁通切换直线(LFSPM)电机,研究其定动子双凸极结构引起的与位移相关的定位力、摩擦力及参数变化等不确定性对伺服系统的影响,提出一种基于非线性反馈的重复控制策略。首先,在分析LFSPM电机定位力的基础上,通过设计重复控... 针对初级永磁型磁通切换直线(LFSPM)电机,研究其定动子双凸极结构引起的与位移相关的定位力、摩擦力及参数变化等不确定性对伺服系统的影响,提出一种基于非线性反馈的重复控制策略。首先,在分析LFSPM电机定位力的基础上,通过设计重复控制器对定位力引起的推力波动进行抑制;随后设计非线性反馈控制器,对因摩擦力及参数变化等不确定性因素引起的推力波动进行补偿,同时使逼近误差随周期数的累加而呈现减小的趋势,保证了系统的全局渐近稳定性。最后,通过A&D5435半实物系统搭建了控制模型,实验结果表明,该控制方案有效抑制了因定位力及其他不确定因素引起的推力波动。 展开更多

关键词 永磁型磁通切换直线电机 双凸极 定位力 重复控制 非线性反馈 推力波动

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永磁无刷直流直线电机齿槽力补偿控制研究 被引量：6

16

作者 罗宏浩 周波 +1 位作者 吴峻 常文森 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期117-121,共5页

永磁无刷直流直线电机的齿槽定位力对其低速性能影响很大,而单纯的设计方法不可能完全消除齿槽力的影响,为此,必须在控制系统中对齿槽力进行补偿。针对包含齿槽力模型的理想电机控制系统进行了理论分析,指出通过引入位置反馈环节可以消... 永磁无刷直流直线电机的齿槽定位力对其低速性能影响很大,而单纯的设计方法不可能完全消除齿槽力的影响,为此,必须在控制系统中对齿槽力进行补偿。针对包含齿槽力模型的理想电机控制系统进行了理论分析,指出通过引入位置反馈环节可以消除齿槽力的不良影响。利用有限元分析方法计算了电机的推力和齿槽力波形,验证了低速条件下推力波动主要由齿槽力引起,并说明可以通过位置反馈来补偿推力波动。最后,提出将一个齿槽力周期分为多个区间,然后分段进行线性补偿的简易控制方法。该方法无需高精度的定位装置和复杂的控制算法即可实现对电机齿槽力的补偿,实验结果表明,所提方法能够有效抑制电机的推力波动。 展开更多

关键词 永磁无刷直流直线电机 齿槽定位力 反馈控制 有限元方法

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直线电机齿槽推力波动的标定与补偿方法 被引量：4

17

作者 穆海华 周云飞 +1 位作者 温新 周艳红 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第5期721-727,共7页

为减小直线电机齿槽推力波动对运动性能的影响,依据齿槽推力波动固有特性,提出基于PID位置控制的齿槽推力波动标定方法及其位置函数构造方法。采用线性插值计算方法建立齿槽推力波动的前馈补偿控制模型,并给出齿槽推力波动的标定结果,... 为减小直线电机齿槽推力波动对运动性能的影响,依据齿槽推力波动固有特性,提出基于PID位置控制的齿槽推力波动标定方法及其位置函数构造方法。采用线性插值计算方法建立齿槽推力波动的前馈补偿控制模型,并给出齿槽推力波动的标定结果,对比齿槽推力前馈补偿前后的位置跟踪误差。实验获得的齿槽推力波动幅值为±12 N,前馈补偿前后的位置跟踪误差分别为±48μm和±10μm。实际结果表明采用所提方法可提高电机的运动精度和性能。 展开更多

关键词 直线电机 齿槽推力 标定 前馈补偿 插值

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基于PID与cogging力补偿的直线电动机控制 被引量：3

18

作者 穆海华 周云飞 严思杰 《微电机》 北大核心 2007年第10期48-51,共4页

直线电动机cogging力是影响伺服控制定位精度和跟踪精度的重要因素。目前电动机几何结构优化与有效的控制策略是减小直线电动机cogging力的主要措施。在分析已有研究的基础上,提出了一种完全基于试验的cogging力迭代标定方法,并结合PID... 直线电动机cogging力是影响伺服控制定位精度和跟踪精度的重要因素。目前电动机几何结构优化与有效的控制策略是减小直线电动机cogging力的主要措施。在分析已有研究的基础上,提出了一种完全基于试验的cogging力迭代标定方法,并结合PID位置/力控制策略实现了直线电动机cogging力的补偿。所提出的方法已在气浮结构运动平台上进行了验证,给出了cogging力迭代标定的试验结果,对比了cogging力补偿前后的伺服控制跟踪误差。结果表明了提出方法的实用性和有效性。 展开更多

关键词 cogging力 标定 补偿 PID控制 直线电动机

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永磁同步直线电机磁阻力优化设计 被引量：3

19

作者 许孔孔 贾萍 +1 位作者 尹海韬 刘云涛 《微电机》 2022年第10期44-47,75,共5页

磁阻力是影响直线电机推力波动的重要因素,基于傅里叶级数法进行了齿槽力的解析式推导,依据理论解析式,通过削弱磁阻力的谐波幅值进行磁阻力的抑制。首先分别建立8极9槽和拆槽后直线电机有限元模型进行仿真,验证了理论解析的正确性;然... 磁阻力是影响直线电机推力波动的重要因素,基于傅里叶级数法进行了齿槽力的解析式推导,依据理论解析式,通过削弱磁阻力的谐波幅值进行磁阻力的抑制。首先分别建立8极9槽和拆槽后直线电机有限元模型进行仿真,验证了理论解析的正确性;然后研究了端部齿相对次级永磁体不同位置时对磁阻力的影响,通过优化端部齿进行端部力的削弱。和初始模型相比,优化后的直线电机磁阻力降低了62.9%,推力波动降低了77.1%,为直线电机的设计提供了参考。 展开更多

关键词 直线电机 端部力 齿槽力 有限元法

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永磁直线电动机削弱齿槽力的槽极数配合分析 被引量：4

20

作者 黄文美 杨帅 宋桂英 《微特电机》 北大核心 2012年第4期4-6,共3页

采用傅里叶分解得到永磁直线电动机齿槽力的解析表达式,在此基础上,研究了减小永磁直线电动机齿槽力的槽极数的最佳配合,并利用有限元软件Ansoft进行了仿真。仿真结果表明:槽极数互质时能有效地减小永磁直线电动机的齿槽力。

关键词 永磁直线电动机 齿槽力 槽极数 Ansoft仿真

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