某一个圆筒形直线电机瞬态磁场仿真总结报告

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圆筒永磁直线同步电机磁场分析

Ａｂｔａｔｎｔｉｐｐ￣ａｎｌｔｇｅｉｆｅｄｃｌｕａｉｎｍｅｈｄｂｓｄｏｃｌｒｕｎｉａｎｔｆｓｒｃ：／ｓａｅｎａａｙｉｍａｎｔｌａｃｌｔｔｏａｅｎｓａａａｔｙｍｇｅｈｃｃｉｏｑｔｏｔｂｌｒｅｅｅｃａｉｃｗｒＣｒｔｈｒＴａｓｏｍｉｉｔｄｃｄｗｉｅｓａｃａｕｕａｆｒｎｅｒｍｅｗｔＳｈａ￣．ｈｉｏｅｒｎｆｒｒｕｅ，ｈｃｉａｎｗｒｅｒｈｗｙｔｒｆｈｓｐｓｎｏｈｓｅｏ
ＤｉｇＨｏｇｉｇｎｎｂｎ，ＺａｉｇｏｇｈｏＪｎｈｎ
（１ＳｐｒｉｏｆｃｕｐｎｐｉｏＮａｙＳａｇａｅ，Ｓａｇａ０１６Ｃｈｎ．ｕｅｖｓｒＯｆｅＥｑｉｍｅｔｉＲｅａｒｆｖｈｎｈｉＡｒａｈｎｈｉ０３，２ｉａ：２．ＳｈｏｆＥｌｃｒｃｌｎｎｏｍａｉｎＥｇｎｅｉｇＮａａｉｅｓｔｆＥｇｎｅｉｇｃｏｌｏｅｔｉａｄＩｆｒｔｏｎｉｅｒｎ，ｖｌａＵｎｖｒｉｏｎｉｅｒｎ，Ｗｕａ３０３，Ｃｈｎ）ｙｈｎ４０３ｉａ
Ｖ１３Ｎ．００８ｏ．０ｏ８１２．
船电技术｝机电
圆筒永磁直线同步电机磁场分析
丁洪兵
赵镜红
（．海军上海地区装备修理监修室，上海２０３；２海军工程大学电气与信息工程学院．武汉４０３）１０１６３０３摘要：本文针对轴向磁化圆筒永磁直线同步电机，介绍了一种基于圆柱坐标的标量磁位许一变换的磁场克

圆筒型直线电机的工作原理

圆筒型直线电机的工作原理
圆筒型直线电机是一种将电能转化为机械能的装置，工作原理是通过电磁力的作用实现直线运动。

该型号的直线电机通常由一个圆筒形的铁芯和一个绕组组成。

圆筒型直线电机的工作原理如下：
1. 磁场产生：当通电时，绕组中的电流会产生一个磁场。

绕组通常由导线组成，电流通过导线时会形成一个磁场，这个磁场可以通过安培环路定律来计算。

2. 磁场与磁极相互作用：圆筒型直线电机中的铁芯通常有两个磁极，一个是正极，一个是负极。

当通电时，绕组产生的磁场与磁极相互作用，形成一个磁力。

3. 磁力产生直线运动：由于磁力的作用，圆筒型直线电机中的铁芯会受到一个向前或向后的推力，从而产生直线运动。

当电流方向改变时，磁极的极性也会改变，从而改变磁力的方向，使铁芯的运动方向相应改变。

圆筒型直线电机的工作原理类似于传统的电磁铁，但有一些显著的区别。

首先，圆筒型直线电机中的铁芯是圆筒形的，而不是传统电磁铁中的铁心。

这种设计使得直线电机能够实现直线运动，而不仅仅是吸附和释放物体。

其次，圆筒型直线电机的绕组通常采用多层
线圈，以提高电流和磁场的强度。

圆筒型直线电机具有许多优点，例如高效能转换、运动平稳、响应速度快等。

它们在许多领域得到广泛应用，包括工业自动化、机器人技术、医疗设备等。

总结起来，圆筒型直线电机的工作原理是通过电流通过绕组产生磁场，磁场与磁极相互作用产生磁力，从而实现直线运动。

这种直线电机具有高效能转换和运动平稳等优点，在许多领域得到广泛应用。

某一个圆筒形直线电机瞬态磁场仿真总结报告讲解

37.50 25.00 12.50
0.00 -12.50 -25.00 -37.50 -50.00
0.00
XY Plot 1
Cylindric_PM ANSOFT
Curve Info Moving1.Force_z Setup1 : Transient
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
六、求解设置：求解起始和终止时间分别为0和0.1 秒，步长为0.00025秒，求解400步，场信息保存时间步长设置为0.0005秒，即每求解两步保存一次，并添加到时见菜单，如图：
分析自检后进行求解计算，得到在 0.0015秒时的各参量如下：
1.圆筒直线电机定位力曲线：
Moving1.Force_z [newton]
五、网格剖分设置，选择Inside Selection 对整个模型内部进行剖分，具体设置为： Length_Band=0.2cm Length_coil=0.25cm
Length_stator=0.3c m Length_PM=0.2cm
h_Outregion= 0.4cm 剖分效果如图：
InducedVoltage(WindingB) Setup1 : Transient
InducedVoltage(WindingC) Setup1 : Transient
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
35.00
40.00
Time [ms]
圆筒直线电机A、B、C三相绕组的磁链曲线：
利用Ansoft中的工程电磁场有限元分析软件Mexwell对某一直线电机进行仿真。所做的是二维瞬态磁场的分析，基本步骤为：建模、定义材料属性、分配材料、划分网格、设置加载、边界条件、设定求解参数及后处理。

电磁仿真工作总结

电磁仿真工作总结下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

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圆筒式直线步进电机的电磁场分析

明，混合励磁的步进电机有着优于普通电励磁电机的性能，对两相八极式电机来说，在获得一
定保持转矩的同时，矩角特性更加平滑，转矩脉动减小。
关键词：圆筒电机；永磁励磁；矩角特性；Ｍｘｗａｅｌｌ；仿真
Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｉｆｅｌｄｆｏｒｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌｌｉｎｅａｒｓｔｅｐｐｉｎｇｍｏｔｏｒ
Hale Waihona Puke ｏｆｈｅｔｍａｔｈｅｍａｔｉｃｌａｍｏｄｅｌ，ｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｎｄｈｅｔｃｈａｒａｃｔｅｉｒｓｔｉｃｓｏｆｈｅｔｍｏｔｏｒｉｓｇａｉｎｅｄ；ａｎｄｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅ
励磁，是径向和轴向相结合的磁系统，它是在感应式磁阻步进电机的基础上，随着永磁技术的发展而发展起来的。因为一般电励磁的步进电机在断电时没
有保持转矩，而要获得一定的保持转矩，必须保持某相一直通电，这样就增加了电机的损耗，降低了电能的利用效率；而当引进永磁励磁后，电机在断电后，仍能根据需要获得一定的保持转矩，从而降低了损耗，提高了电能利用率，具有一定的实际意义。本文分析了一种圆筒式两相八极混合励磁直线
朱晓光，杨文焕
（上海理工大学，上海２０００９３）

电机测试仿真设计报告总结

电机测试仿真设计报告总结引言电机是工业自动化中非常重要的一种设备，通过将电能转变为机械能来驱动各种机械装置的运动。

电机的性能测试和仿真设计对于实际应用至关重要。

本报告总结了我们团队在电机测试仿真设计方面的工作。

研究方法我们团队采用了以下两个主要的研究方法：1. 理论分析：通过对电机的结构和工作原理进行深入研究，建立了电机测试仿真的理论模型。

我们分析了电机的各种参数和特性，并将其运用到仿真设计中。

2. 仿真软件：我们使用了MATLAB/Simulink等仿真软件进行模型建立和测试。

通过对电机系统进行仿真，我们可以对电机的运行状态和性能进行准确的预测，并找出可能存在的问题。

设计流程我们的电机测试仿真设计包括以下几个主要步骤：1. 电机参数测定：通过实验和测试，我们准确测定了电机的各种参数，包括电压、电流、转速等。

这些参数是模型建立和仿真分析的基础。

2. 建立电机模型：我们基于理论分析的结果，建立了电机的数学模型。

模型考虑了电机的各种特性和非线性因素，能够准确地描述电机的行为。

3. 参数辨识：通过对电机模型进行参数辨识，我们可以校正模型的参数，使其更加准确地反映实际电机的性能。

这一步骤对于后续的仿真分析非常重要。

4. 仿真分析：基于准确的电机模型和参数，我们进行了大量的仿真分析。

对于不同的工况和负载条件，我们能够预测到电机的转速、电流、功率等关键指标，并分析其稳定性和效率。

5. 结果评估：我们对仿真结果进行了全面的评估和分析。

通过与实际测试数据的对比，我们发现仿真结果与实际情况非常吻合，证明了我们的仿真模型和设计方法的有效性。

结果和讨论经过我们团队的努力，我们成功地建立了准确可靠的电机测试仿真设计方法。

通过仿真分析，我们能够在实际测试前对电机的性能和工作状态进行准确预测，提前发现潜在问题并采取相应措施。

然而，我们也意识到，电机测试仿真设计仍然面临一些挑战。

首先，模型的准确性和参数的辨识仍然需要进一步研究和改进。

基于Ansoft的直线永磁电机瞬态磁场分析

和优化提供通过可靠的依据，许多花费巨大的模型试验可以
同数值模拟取而代之，可以节省大量的时间和成本。文章在合
理简化的基础上，以圆筒直线永磁电机为例，运用Ｍａｘｗｅｌｌ２Ｄ
易于使用的二维电磁场有限元分析软件。Ｍａｘｗｅｌｌ２Ｄ包括电
场、静磁场、涡流场、瞬态场、和温度场分析模块，可以用来分
环境下的Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ求解器对直线永磁电机的瞬态磁场进行仿
真分析，并将仿真的结果与直线感应电机传统等值电路计算
的结果相比较，来验证仿真结果的正确性。
析电机、传感器、永磁设备等电磁装置的静态、稳态、瞬态、正常工况和故障工况的特性它所包含的自上而下执行的用户界面、领先的自适应网格剖分技术、用户定义材料库等特点，使得Ｍａｘｗｅｌｌ２Ｄ在易用性上遥遥领先。Ｍａｘｗｅｌｌ２Ｄ具有高性能矩阵求解器和多ＣＰＵ处理能力，提供了最快的求解速度。其中的瞬态场求解器可方便的求解任意波形电压、电流及包括直线和旋转运动问题，例如电动机、断路器、轴承等，瞬态求解器可同时求解磁场、电路及运动等强耦合的方程，因为可以分析各装置的性能，其优点可以利用线路图绘制器和嵌入式仿真器与外部电路协同仿真，从而支持包括电力电子开关电路和绕组连接方式在内的任意拓扑结构的仿真。易于对直线感
第４０卷第９期・学术
Ｖｏ１．４０Ｓｅｐ．９
湖
南

圆筒型永磁动圈式直线电动机气隙磁场和推力解析分析

Ｆ（）ｚ＝
Ｆｏ
—Ｄ≤ ≤ ６６≤ 乓Ｄ
一
（）８
气隙
外壳铁心
２５３１— ．１Ｘ０
１０８１一．６Ｘ０
６５０。． ×ｌ＿ ’
００６．１
４８９１ — ．５Ｘ０８
８３９１ — ．８ × ０ｂ ≤ ≤ ｒ — ｂ
ｆｒｌａｅｖｄａｄｔｅｃｒｅｔｅｓｏｅｆｒｌｓｖｒｅｏａｅｔｈｅｕｔｎｅＥａａｙｉ．ＴｅｃｎｏｍｕａｗｓｄｒｅｎｏｒｃｎｓｆｈｏｍｕａｗａｅｆｄｃｍｐｒｄｗｉｔｅｒｓｌｕｄｒＦＭｎｓｓｈｏ — ｉｈｔｉｉｈｓｌ
磁路，２中的虚线为磁力图线的代表。从图中我们可以看出，电机的磁路由永磁此
体、内铁心、隙、气线圈、壳外
铁心组成。电机磁路的路径图２电机磁路示意图依照图２所示路径计算。电机磁路的磁导计算公式：
１２永磁体工作点的计算．电机中的永磁材料采用钕铁硼稀土材料，由于主磁通与主磁导相互制约，以本文永磁体工作点所的计算采用迭代法求解。在这里，磁体的工作点永计算采用标幺值，这样可以使得永磁电机磁路计算
ｃｕｉｎｒｕｉａｅｔｈｅｉｎｏｈｓｍｏｏ．ｌｓｏｓａｅｓｔｂｌｏｔｅｄｓｇｆｔｉｔｒ

直线电机实验报告模板

直线电机实验报告模板
实验目的：
验证直线电机的工作原理和特性。

实验装置：
- 直线电机
- 电源
- 电动滑台
- 磁铁
实验步骤：
1. 将直线电机放置在实验台上，并连接电源。

2. 将电源开关打开，调节电源电压为合适的数值。

3. 将电源正极与直线电机的正极相连，将电源负极与直线电机的负极相连。

4. 将磁铁放置在电动滑台的位置上。

5. 通过控制电源开关和调节电压，观察并记录电动滑台的运动情况。

6. 根据实验结果，分析直线电机的工作原理和特性。

实验原理：
直线电机是一种通过电磁力作用实现直线运动的电动机。

其原理是利用磁铁与电源中产生的磁场相互作用，使电动滑台受到力的作用而运动。

当电流通过直线电机的线圈时，会产生一个磁场，与磁铁产生相互作用，产生力的作用，从而推动电动滑台运动。

实验结果：
通过实验观察和记录，可以得到直线电机的运动情况。

在给定的电压下，根据电磁力的大小，电动滑台的运动速度可以调节，而且根据电磁力的方向不同，电动滑台也可以在不同的方向上运动。

实验结论：
通过实验观察和分析，验证了直线电机的工作原理和特性。

直线电机利用电磁力的作用可以实现直线运动，且其运动速度和方向可以通过控制电压和电流方向来调节。

直线电机在工业和科研领域有着广泛的应用前景。

圆筒型永磁同步直线电动机气隙磁场分析

ｔｒｗｉｈｄｆｅｅｔｍｏｅｓａａｙｅｎｏａｅｅｐｃｉｅｙ．Ｔｈｎａａｙｅｔｅｃａａｔｒｓｉｓｏｉ— ｏｔｉｒｎｖｒｉｎｌｚｄａｄｃｍｐｒｄｒｓｅｔｖｌｆｅｎｌｚｈｈｒｃｅｔｆａｒｉｃｇｐｍａｎｔｃｆｅｄａｃｒｉｇｔｅｉｎｐｒｍｅｅｓＴｈｎｌｓｓｓｏｔａｈｔｒｗｉｈＨａｂｃｇａｇｅｉｌｃｏｄｎｏｄｓｇａａｔｒ．ｉｅａａｙｉｈｗｈｔｔｅｍｏｏｔｌａｈｍａ－ｎｔｚｄｍｏｅａｉｈａｒｇｐｆｘｄｎｓｔｅｉｅｖｒｈｓａｈｇｉ－ａｕｅｉｙ，ａｄｔｅａｒｇｐｍａｎｔｃｆｅｄｄｓｒｂｔｏｓｎａｌｉｕｌｎｈｉ— ａｇｅｉｌｉｔｕｉｎｉｅｒｙｓｎ－ｉｉｓｉｎｍｏｏｔｉｌａｎｔｚｄｍｏｅｕｅｔｎｌｎｔｅｍｏｏｔａｉｌｙｍａｎｔｅｖｒｏｄｉｔｒｗｉｈａａｌｍｇｅｉｅｖｒｂｔｒｃａｇｅｉｈｔｒｗｉｈｒｄａｌｇｅｉｄｍｏｅ．ｘｙｚＴｈｅｕｔｃｎｂｓｄｔｈｏｅａｅｉｎｔｅｍｏｅｆｔｅＰＭｉｅｒｍｏｏ．ｅｒｓｌａｅｕｅｏｃｏｓｎｄｄｓｇｈｖｒｏｈｌｎａｔｒ
ＡｉｇｐＭａｎｅｉｅｄＡｎｌｓｓｏｆＴｕｂｕａｒ－ａｇｔｃＦｉｌａｙｉｌｒＰＭｎａｏｏＬｉｅｒｎＩｕ — ｉｇＥｏｇＩＯＱａｗｉＵＮＪ— ，Ｌｎｍｎ，ＬＩｎｏａＱＹ

无槽嵌入式圆筒型永磁直线电机磁场解析研究

ｎｇＫｅｆｅｎｇ，ＬｉＨｕａｉｓｈｕ，ａｎｄＺｈｏｕＹｕ
ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｖａｒｉａｂｌｅｓｓｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄＳｃｈｗａｒｚ — Ｃｈｒｉｓｔｏｆｅｌｔｒａｎｓｏｒｆ — ｍａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｆｏｒｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇｍａｇｎｅｔｉｃｉｅｆｌｄｏｆａｓｌｏｔｌｅｓｓｔｕｂｕｌａｒｉｎｔｅｒｉｏｒａｘｉａｌｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｌｉｎｅａｒｍｏｔｏｒｂａｓｅｄｏｎＭａｘｗｅｌｌｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｅｑｕａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅｔｗｏｍｅｔｈｏｄｓａｒｅｆｅａｓｉｂｌｅｂｙｃｏｍｐａｉｎｒｇｗｉｔｈｔｈｅｉｎｆｉｔｅ — ｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ，ｂｕｔＳｃｈｗａｒｚ — Ｃｈｒｉｓｔｏｆｅｌ
实现。
关键词
轴向充磁圆筒型永磁直线电机；磁场；分离变量法；许一克变换
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００８－７２８１．２０１３．０２．０１

李艳圆筒永磁同步直线电机的磁路分析

圆筒永磁同步直线电机的磁路分析一永磁体部分
二电枢绕组部分
三推力计算
一永磁体的磁路分析
图1 永磁材料退磁曲线
垂直于充磁方向上的截面积为
S m，永磁体磁化高度为h m。

图2 永磁体等效成磁通源或磁动势源
图3 空载或负载时外磁路的等效磁路总磁通Φ
m 主磁通Φ
δ（气隙磁通）
漏磁通Φ
σ主磁阻R
δ漏磁阻R
σ
3 永磁体的等效磁路
图4 圆筒型永磁直线同步电机等效磁路
二永磁直线同步电动机等效电路
图5 圆筒型永磁直线同步电动机一相的等效电路
U1—电枢绕组的相电压
E0—励磁电势，永磁体励磁磁场在电枢绕组中产生
E i—为内电势
I 1—电枢电流
X s—电枢反应电抗X l —电枢漏电抗
三电磁推力的计算
图6 圆筒型永磁直线同步电机向量图。

径向充磁圆筒永磁直线同步电机磁场分析

Abstract: Based o n scalar quant it y m ag net o f t ubular reference f ram e w ith separat ed variables, an analy tic magnet ic f ield calculat ion m et hod w as int roduced, w hich is a w ay t o w ork on the t ubular permanent magnet linear synchro nous mo to r w it h radial magnet. A n elabor at e academic analy sis t o magnet ic field dist r-i bution of non- slo tt ed mo to r w as conduct ed, t he result of which show s t he ax ial and radial slot magnetic dist ribut ions. T o t he slot ted mo to rs, Carter coef ficient w as int roduced and am endat ory expressions o f t he analyt ic result were show n, meanw hile t he thrust f orce of t he mo to r w as calculated analyt ically . T hen, f-i nit e element analyt ic method w as used to t estif y t he calculat ion of t he mag net and t he f orce. It can be concluded t hat t her e is alm ost no diff er ence bet w een t he erro r result s o f t he above t w o met hods. So it is accur at e and pr act ical t o calculat e t he mag net ic f ield using t he met hod based o n scalar quant it y m ag net of t ubular reference f rame w it h separat ed v ar iables, as w ell as t he t hrust f orce. Key words: radial m ag net ized; t ubular perm anent m ag net linear sy nchronous mo to r; scalar quant ity magnet of t ubular ref er ence f rame; separat ed v ar iables m et hod; f init e element

轴向充磁圆筒型永磁直线电机磁场解析

轴向充磁圆筒型永磁直线电机磁场解析黄克峰;李槐树;周羽【摘要】针对轴向充磁圆筒型永磁直线电机的磁场分布和气隙磁场的计算与径向充磁问题，提出了一种基于基本气隙磁场计算轴向充磁圆筒型永磁直线电机磁场的解析计算法．利用许-克变换计算出了该种结构的无槽和开槽后的基本气隙磁场强度，再计算出气隙最小处的气隙磁场强度，最终得出整个电机的气隙磁场．以一台10极9槽轴向充磁永磁直线样机为例来验证所提方法的有效性和准确性．结果表明：解析法和有限元法计算气隙磁场强度的变化规律完全一致，峰值分别为1．3 T和1．28 T，两者结果吻合较好．所提方法是一种快捷、有效、计算精度高的方法．%Aiming at the problem of the air⁃gap magnetic field distribution and calculation of the axially magnetized tubular permanent magnet linear motor(TPMLM), which is very different from the radially magnetized tubular per⁃manent magnet linear motor, a new analytic method of calculating air⁃gap magnetic field of the axially magnetized TPMLM was proposed for this paper, which was based on the basic air⁃gap magnetic field. This tool had calculated the basic air⁃gap magnetic field intensity of the slotless and slotted structure by using the Schwarz⁃Christoffel meth⁃od. And the air⁃gap magnetic field intensity of the motor was derived from the calculation of the magnetic field in⁃tensity at the minimum air⁃gap. A10⁃pole 9⁃slot axially magnetized TPMLM was studied to verify the validity and accuracy of the proposed method. The results showed that the peaks of the air⁃gap magnetic field calculated by the analytical method and finite element method were 1.3 T and 1.28 T. The variation principle of theair⁃gap magnetic field obtained from the two methods above had the same trends. The two results were in good agreement. The pro⁃posed method for calculating motor magnetic field is proven to be quick, effective, and accurate.【期刊名称】《哈尔滨工程大学学报》【年(卷),期】2013(000)007【总页数】6页(P883-888)【关键词】气隙磁场;轴向充磁圆筒型永磁直线电机;解析法;许-克变换【作者】黄克峰;李槐树;周羽【作者单位】海军工程大学电气工程系，湖北武汉430033;海军工程大学电气工程系，湖北武汉430033;海军工程大学电气工程系，湖北武汉430033【正文语种】中文【中图分类】TM352.9轴向充磁圆筒型永磁直线电机分析和设计的前提是对电机内的磁场分布进行准确计算.目前旋转永磁电机内的磁场计算方法有解析公式法［1-8］、有限元数值计算法［9-11］.利用有限元法能够考虑电机在实际运行中存在的磁路饱和、齿槽效应和绕组涡流等因素的影响.解析公式法具有物理概念清晰、计算量小、快捷等优点，便于直观考察结构尺寸、材质等对电机磁场的影响，这样能够快速有效地对电机的结构进行优化设计.对于永磁旋转电机在结构上的传统性利用解析法能够准确进行计算，但是轴向充磁圆筒型永磁直线电机是一种新的电机类型，并在结构上具有特殊性，利用解析法不能对该类电机进行有效计算，本文将采用基本气隙磁场法并利用许—克变换得出的隐函数公式进行准确计算.1 无槽轴向充磁磁势的解析模型1.1 基本气隙磁场的定义基本气隙磁场定义［12］如下:在圆筒型永磁直线电机磁场分布中最小气隙δmin处的磁感应强度密度定义为1T时的气隙磁场分布，即式中:Fδmin为最小气隙处的磁势，Bδmin为最小气隙处的磁场强度.1.2 无槽轴向充磁磁势的解析模型为了建立圆筒型永磁直线电机拓扑结构的磁场分布，假设:1)电机轴是无限长，因此磁场分布是轴对称并在x轴周期分布.2)电枢是无槽，铁心磁导是无穷大.无槽轴向充磁圆筒永磁直线同步电机(tubular including interior PM linearmotor，TIPMLM)结构如图1所示.该电机的特点是采用轴向充磁的永磁体，磁体在x轴方向交替更换极性，与高磁导铁心结合，形成若干个磁极，在圆柱气隙空间产生磁场，从而产生轴向电磁推力.永磁材料采用钕铁硼稀土材料，其去磁曲线如图2.图1中，τp为极距，h为转子侧铁心的长度，hm为永磁体充磁长度的一半.假定永磁体均匀磁化，其工作点为P( Hm，Bm )，回复线与退磁曲线重合，回复磁导率为μ0μr.其中，Hm为永磁体工作点的磁场强度，Bm为永磁体工作点的磁通密度.图1 无槽轴向充磁圆筒永磁直线同步电机结构示意Fig.1 The structural diagrammatic sketch of slotted TIPMLM由图2(a)，得到式中:Br为永磁材料的剩磁感应强度，μr为永磁材料相对磁导率，μ0为真空磁导率.轴向充磁圆筒型永磁直线电机中的定子内表面磁势分布可以有2种:1)如果将整个电机的磁势分布认为是由极间线性变化到极面，到极面下保持不变可以得到梯形波磁势如图3(a);2)如果将极间部分认为是非线性变化，从而等效成极间漏磁可以得到的磁势分布为方波磁势如图3(b).由图3可得出电机磁势分布的数学模型:式中:F1、F2分别为梯形波和方波的磁势，Hm为永磁的磁化强度，hm为永磁体充磁长度的一半，τp为极距;Fm为方波磁势的峰值，x为定子内侧的位置.图2 永磁体的退磁曲线Fig.2 The demagnetizing curve with PM图3 无槽轴向充磁定子侧磁势分布Fig.3 The scatter with magnetic potential diagram of stator in TIPM LM2 无槽轴向充磁气隙磁场的解析计算2.1 磁势为梯形波分布气隙磁场计算由于电机不开槽，气隙均匀可得将式(5)代入式(2)得式中:B1m为梯形波磁势的磁场强度，δ为不开槽下电机的均匀气隙.将式(6)代入式(3)，可得出磁势为梯形分布的气隙磁场磁场强度分布:2.2 磁势为方波的气隙磁场计算在1.2节假设的基础上增加2个假设:1)忽略导磁材料的磁压降影响;2)永磁体漏磁部分以漏磁系数修正.由图2(a)可得:B=Bmr，则式中:φr为永磁体的虚拟内禀磁通，φr=Br Am;φm为永磁体的输出磁通，φm=Bm Am;φmσ为永磁体的内部漏磁通，永磁体输出磁通与外磁路磁通相等，即式中:φ为磁路中的主磁通，φσ为外磁路漏磁通.由于外磁路结构复杂，较难准确计算φσ，为简便，本文用漏磁系数修正主磁通.即φm=σ0φ，其中σ0为漏磁系数.因此，只要计算磁路中主磁通φ即可，φ与定子表面磁场分布有关.下面分段计算定子表面磁场强度:极间部分的磁场强度可用极间漏磁进行等效，运用许—克变换进行计算;极面部分的磁场强度，气隙均匀可以用磁势进行计算.1)极间部分(图1中的AB段)磁场强度计算.计算AB段磁场强度时有2种方法，即用许—克变换得到的隐函数公式和近似计算的tan公式.隐函数公式:式中:αp为极弧系数，为定子侧任意位置的基本气隙磁场强度.tan 公式［12］:2)极面部分(图1中的BC段)磁场强度计算BC段的磁场强度计算:只要计算出电机在最小气隙处的磁场强度就可以求出整个电机的磁场分布.tan公式法、梯形波磁势法和隐函数法这3种方法计算结果如图4.隐函数法和有限元法的对比如图5，由图5可以看出:1)隐函数法和有限元法得到的结果规律是基本一致;2)2种方法得到的结果在峰值上也一致，都是1.212 T，只是在永磁体和动子铁心粘结处存在微小的差别.而从图4可看出隐函数法和其他2种方法存在较大差别，这也说明了利用隐函数法计算气隙磁场是有效的.图4 3种解析法计算结果对比Fig.4 Comparison of the results of three analytical methods图5 隐函数法与有限元法结果的对比Fig.5 Comparison of the implicit function with the FEM3 开槽轴向充磁气隙磁场的解析计算3.1 开槽后相对气隙磁场强度电机开槽后气隙磁场较为复杂，利用许—克变换可以很好地对这类问题进行计算(图6).把齿部气隙磁场强度值看作单位，利用许—克变换计算开槽后槽部相对齿部的相对气隙磁场强度.在计算时先假设:1)定、动子只有一面开槽，另一面光滑;2)铁心的磁导率为无穷大，其表面为等磁位面;3)槽深和槽节距都是无穷大.图6 开槽后的电机计算示意Fig.6 The calculated diagrammatic sketch of slotted TIPM LM按照上述假设，矩形槽在z平面和w平面的情况如图7 所示［13］.图7 单面开槽时气隙磁场的变换Fig.7 The transform course with single slotted sided air-gap field通过许—克变换可得到:式中，-1＜u＜1，b为定子侧槽口宽，a= 为开槽后的磁场强度与不开槽的磁场强度的相对值(如图8).图8 定子侧开槽后与无槽时的相对值Fig.8 The relative value of slotted and slot3.2 开槽后气隙磁场强度根据2.2节计算的不开槽气隙磁场强度，可以得出开槽后的气隙磁场强度:1)极间部分(图1中AB段):根据定子所处的位置，利用公式:分别求出和u，再利用u求出 .2)极面部分(图1中BC段):根据定子所处的位置，利用公式:求出u，再利用u求出 .计算得到开槽后的基本气隙磁场强度如图9，从图9中可以得到:1)在气隙最小处的基本气隙磁场强度仍为1;2)在极面与槽口相对时，此处的基本气隙磁场强度不再为1，而由于开槽的影响，大小随着所对槽位置的变化而变化.图9 定子侧开槽后的基本气隙磁场强度Fig.9 The basic air-gap field with slotted TIPM LM4 10极9槽电机解析计算气隙磁场的分布可以借助有限法(充分考虑磁饱和和电机的运行状况)进行验证.只要解析法计算得到的气隙磁场强度和有限元法计算的结果吻合就可以验证该方法的正确性.本文以10极9槽样机为算例进行验证分析.轴向充磁圆筒型永磁直线电机其主要结构尺寸参见表1.表1 轴向充磁圆筒型永磁直线电机主要结构参数Table 1 The key size of TLIPM linear motor参数值参数值不锈钢轴/mm 15 电机极数 10转子外径/mm 30 电机槽数 9气隙大小/mm 1.5 定子材料硅钢片定子外径/mm 48 充磁方向轴向极距 /mm 18 永磁体材料钕铁硼不开槽的有限元法和隐函数法的对比如图5;开槽后的有限元法和隐函数法结果如图10、11.图10轴向充磁圆筒型永磁直线电机开槽磁场强度云图Fig.10 The magnetic nephogram of slotted TPM LIM图11 许—克变换解析法和有限元法计算结果对比Fig.11 The results match the Schwarz-Christ of fel with the FEM从图11可得:1)2种方法计算结果的规律是一致的;2)隐函数法计算的气隙磁场强度的峰值为1.3 T，有限元法结果为1.28 T，两者的大小在误差范围内;3)图11中有2处位置的结果存在较大偏差，这个偏差引起的原因是在该位置槽基本上与极间部分相对，这样在电机运行中该处就存在聚磁效应，而运用隐函数法解析分析时该因素考虑不到.总体来说隐函数法和有限元法很吻合，存在的误差在工程允许范围内，也验证了本文中的隐函数法解析分析的正确性.5 结论本文研究结果表明所提方法具有如下特点:1)与有限元法相比，虽存在工程允许范围内的误差，但更为快捷方便、计算量小，非常有利于电机优化设计;2)解析法能够直观的认识电机结构参数影响电机磁场强度的规律;3)计算精度能满足工程设计需要.但仍然存在一些不足:该研究电机气隙磁场的解析方法只能得到x关于气隙磁场强度的函数，不能得到关于x的函数，这样将不利于研究电机结构参数对气隙磁场强度影响规律.因此很有必要对关于x的函数进行进一步研究.参考文献:【相关文献】［1］NICOLA B，SILVERIO B，DARIO D C.Tubular linear permanent magnet motors:an overall comparison ［J］.IEEE Transactions on Industry Applications， 2003， 39(2):466-475.［2］WANG JB，DAVID H.Tubularmodular permanentmagnet machines equipped with quasi Halbach magnetized magnets part I:magnetic field distribution，EMF，and thrust force［J］.IEEE Transactions on Magnetics，2005，41(9):2470-2478.［3］WANG JB，DAVID H.Tubular modular permanent magnet machines equipped with quasi Halbach magnetized magnets part II:magnetic field distribution，EMF，and Thrust Force［J］.IEEE Transactions on Magnetics，2005，41(9):2479-2489.［4］WANG J B，DAVID H，LIN Z Y.Design optimization of short stroke single phase tubular permanent magnet motor for refrigeration applications［J］.IEEE Transactions on Industry Electronic，2010，57(1):327-334.［5］WANG J B，WANG W Y，KAIS A.A linear permanent magnet motor for active vehicle suspension ［J］.IEEE Transactions on Vehicular Technology，2011，60(1):55-63. ［6］卢晓慧，梁加红.表面式永磁电机气隙磁场分析［J］.电机与控制学报，2011，15(7):14-20.LU Xiaohui，LIANG Jiahong.Air gapmagnetic field analysis of surface-mounted permanent magnet motors［J］.Electric Machines and Control，2011，15(7):14-20.［7］陈阳生，林友仰.永磁电机气隙磁密的分析计算［J］.中国电机工程学报，1994，14(5):17-26.CHEN Yangsheng，LIN Youyang.Calculation of air-gap flux density in permanent magnet machines［J］.Proceedings of the CSEE，1994，14(5):17-26.［8］王兴华，励庆孚，王曙鸿.永磁无刷直流电机磁阻转矩的解析计算方法［J］.中国电机工程学报，2002，22(10):104-108.WANG Xinghua，LI Qingfu，WANG Shuhong.Analytical calculation of cogging torque in brush less DC motor［J］.Proceeding of the CSEE，2002，22(10):104-108.［9］路义萍，丰帆，孙明琦.同步电机定子与气隙流场数值计算与分析［J］.电机与控制学报，2011，15(8):47-51.LU Yiping，FENG Fan，SUN Mingqi.Numerical calculation and analysis of fluid flow field of stator and air-gap of a synchronous machine［J］.Electric Machines and Control，2011，15(8):47-51.［10］王咏菲.圆筒型永磁直线同步电机的电磁场分析与研究［D］.天津:天津大学，2008:18-26.WANG Yongfei.Magnetic field analysis on tubular permanent magnet linear synchronous motors［D］.Tianjin:Journal of Tianjin University，2008:18-26.［11］陈卫宝，范承志，叶云岳.圆筒永磁直线电机齿槽力综合优化［J］.哈尔滨工程大学学报，2011，32(7):944-947.CHEN Weibao，FAN Chengzhi，YE prehensive optimization of the cogging force of a tubular permanent magnet linear motor ［J］.Journal of Harbin Engineering University，2011，32(7):944-947.［12］黄克峰，李槐树，金朝红.低速大推力圆筒永磁直线电机磁场分析［J］.微特电机，2012，40(2):4-6.HUANG Kefeng，LI Huaishu，JIN Chaohong.Magnetic field analysis of low speed and high thrust tubular permanent magnet linear motor［J］.Small＆ Special Electrical Machines，2012，40(2):4-6.［13］胡之光.电机电磁场的分析与计算［M］.北京:机械工业出版社，1984:37-42.HU 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直线电机的研究报告

直线电机的研究报告直线电机是一种能够在直线上产生直线运动的电机，它与传统的旋转电机相比具有独特的优势。

研究直线电机的目的在于探索其工作原理、优势和应用领域，并对其性能进行评估。

从工作原理上看，直线电机主要由固定部分和动态部分组成。

固定部分包括电机壳体、定子和传感器，动态部分包括电机转子和传动机构。

当电流通过定子线圈时，会在定子和转子之间产生磁场，从而产生电磁力。

利用传动机构，电磁力将电机转子带动，实现直线运动。

直线电机相比旋转电机具有几个显著的优势。

首先，直线电机无需传统的转动机构，因此具有更高的运动精度和动态响应速度。

其次，直线电机的结构简单，体积小，适用于场地狭小的应用环境。

此外，直线电机还具有较高的效率和较低的噪音。

直线电机在许多领域具有广泛的应用。

例如，直线电机可以用于工业自动化生产线上的搬运和定位任务，可以提高生产效率和精度。

此外，直线电机还可以用于医疗设备、精密仪器等领域，以实现高精度控制和运动。

另外，还可以将直线电机应用于交通运输领域，例如高速磁悬浮列车和电动汽车等的驱动系统。

在对直线电机的性能评估中，关键指标包括力密度、功率密度、转矩常数、峰值力等。

力密度是指单位长度上电机所能产生的最大力的大小，功率密度是指单位长度上电机所能输出的最大功率的大小。

转矩常数是指电机在一定电流下所能产生的转矩大小，峰值力是指电机在工作过程中能产生的最大力。

综上所述，直线电机是一种具有许多优势的电机，其在工业自动化、医疗设备和交通运输等领域有着广泛的应用前景。

通过对直线电机的研究和性能评估，可以进一步推动其在各个领域的应用，同时也有助于改进其设计和制造技术。

直线电机演示实验报告

一、实验目的1. 了解直线电机的基本原理和结构；2. 掌握直线电机的驱动和控制方法；3. 通过实验验证直线电机在实际应用中的性能。

二、实验原理直线电机是一种将电能直接转换为直线运动机械能的电机。

它由定子、转子和电磁铁组成。

当电磁铁通电后，在定子和转子之间产生磁场，从而产生电磁力，使转子沿着直线运动。

三、实验设备与器材1. 直线电机实验平台一套；2. 直流电源一台；3. 电流表、电压表、万用表等测量仪器；4. 计算机一台，用于数据采集和分析；5. 实验软件一套。

四、实验步骤1. 熟悉直线电机实验平台的结构和原理，了解各个部件的功能。

2. 将直线电机实验平台连接到直流电源，调整电源电压至实验要求。

3. 使用电流表、电压表等测量仪器，测量直线电机的输入电压和电流。

4. 启动实验软件，开始数据采集。

记录直线电机的运动速度、加速度等参数。

5. 调整电源电压，观察直线电机在不同电压下的运动性能。

6. 改变直线电机的负载，观察负载对电机性能的影响。

7. 分析实验数据，总结直线电机在不同工况下的性能特点。

五、实验结果与分析1. 直线电机在不同电压下的运动性能：实验结果显示，随着电源电压的升高，直线电机的运动速度和加速度也随之增加。

这是因为电磁力与电流成正比，电压升高，电流增大，电磁力增强，从而提高电机性能。

2. 负载对直线电机性能的影响：实验结果表明，直线电机在负载增加的情况下，运动速度和加速度会有所下降。

这是因为负载增加导致电机需要克服更大的阻力，从而降低了电机的运动性能。

3. 直线电机的控制方法：实验过程中，通过调整电源电压，实现了对直线电机运动速度和加速度的控制。

此外，还可以通过改变电流方向和大小，实现对直线电机运动方向的调整。

六、实验结论1. 直线电机是一种将电能直接转换为直线运动机械能的电机，具有结构简单、运动平稳、响应速度快等优点。

2. 直线电机的性能受电源电压、负载等因素的影响。

通过调整电源电压和负载，可以实现对直线电机运动性能的控制。

直线电机研究报告

直线电机研究报告直线电机是一种通过电流产生的磁场来驱动直线运动的电机，其工作原理和传统的旋转电机有很大的不同。

本文将介绍直线电机的结构、工作原理、应用领域以及未来发展方向。

一、结构直线电机主要由定子和滑台两部分组成。

定子是由一组电磁线圈组成，安装在机器床的底座上。

而滑台则是负责直线运动的部分，它上面有一组永磁体，与定子的电磁线圈相互作用，从而实现直线运动。

二、工作原理直线电机的工作原理基于洛伦兹力的作用。

当电流通过定子的电磁线圈时，会产生一个磁场。

而滑台上的永磁体则会受到该磁场的作用力，从而产生直线运动。

根据电流的方向和大小，可以控制滑台的速度和方向。

三、应用领域直线电机具有速度快、精度高、响应快等优点，因此在许多领域有广泛的应用。

其中最常见的应用是在工业自动化设备中，如数控机床、印刷机械等。

直线电机还广泛应用于交通运输领域，如高速列车、磁悬浮列车等，以及航空航天领域的飞行器推进系统。

四、未来发展方向随着科技的不断进步，直线电机在结构和性能上都有了很大的提升空间。

未来的直线电机将更加小型化、高效化和智能化。

例如，采用新材料和新工艺制造的直线电机可以实现更小的体积和更高的功率密度。

同时，随着人工智能和物联网的发展，直线电机可以与其他设备进行无线通信和协同工作，实现更智能的控制和运行。

总结：直线电机是一种通过电流产生的磁场来驱动直线运动的电机。

它的工作原理基于洛伦兹力的作用，通过控制电流的方向和大小来控制滑台的运动。

直线电机在工业自动化、交通运输和航空航天等领域有广泛的应用。

未来的直线电机将更加小型化、高效化和智能化。

通过不断的技术创新和发展，直线电机将在各个领域发挥更重要的作用。

直线电机运动实验心得

直线电机运动实验心得
上周我们进行了直线电机运动的实验，通过这次实验，我们得知，直线电机是一种通过将封闭式磁场展开为开放式磁场，将电能直接转化为直线运动的机械能，而不需要任何中间转换机构的传动装置。

实验过程中，我们将直线电机的结构看作是将一台旋转电机沿径向剖开，并将电机的圆周展开成直线而形成的。

其中定子相当于直线电机的初级，转子（也称动子）相当于直线电机的次级，当动子通入电流后，动子内部的多组线圈产生强大的磁力线，而定子本来就是有永久性磁力的钕铁硼磁铁，正负排列的永久磁铁也会产生强大的磁力线，由于正负极的交替，这样便在在动子和定子之间的气隙中产生行波磁场，在行波磁场与定子中永磁体的作用下产生驱动力，从而实现运动部件的直线运动。

最终，我们发现，在驱动器的控制下，可以改变运动方向和速度。

在这期间，曾遇到过许多困难，同学之间的互相帮助很重要，独立的思考当然是必要的，但不同的观点往往能使人更加全面地分析问题，发现自己思维的局限性，实验的时候更加合理。

这次实验为我提供了与众不同的学习方法和学习机会，让我从传统的被动授学转变为主动求学；从死记硬背的模式中脱离出来，转变为在实践中学习，增强了领悟、创新和推断的能力。

当然，由于能力有限，有些方面肯定是存在不足或者错误，今后应当努力改正，并且不断充实自己，要在这方面取得更大的进步。