圆筒型永磁同步直线电机本体设计与控制分析
永磁同步电机的设计与控制
永磁同步电机的设计与控制第一章：绪论永磁同步电机是一种新型的高效率、高功率密度的电机，已经在电动汽车、风力发电机、工业自动化等领域得到了广泛的应用。
本文将详细介绍永磁同步电机的设计和控制方法。
第二章：永磁同步电机的结构及原理永磁同步电机分为表面永磁式和内置永磁式两种结构，本文主要介绍表面永磁式永磁同步电机。
表面永磁式永磁同步电机由定子、转子和永磁体三个部分组成。
其中，定子装有三个相位的绕组，电流流经绕组时产生旋转磁场。
转子则由带有永磁体的铁芯构成，永磁体的磁场与定子旋转磁场形成磁矩，从而产生转矩。
第三章：永磁同步电机的设计永磁同步电机的设计包括选型、计算和仿真三个方面。
选型时需要根据具体的应用场景，选择合适的功率、转速等参数。
计算方面需要根据电机的结构参数，如磁极数、绕组匝数等，计算电机的性能参数，如转子电感、定子电阻等。
仿真则是通过电机仿真软件进行的，可以进行电机性能模拟、相位电流控制仿真等。
第四章：永磁同步电机的控制永磁同步电机的控制包括电压源控制和电流源控制两种方式。
电压源控制是通过控制电机的电网侧电压，控制电机的转速和转矩，需要控制电机的反电动势。
电流源控制则是通过控制电机的电机侧电流，控制电机的转速和转矩。
电流源控制不需要控制反电动势，可以提高电机的控制精度。
第五章：永磁同步电机的应用永磁同步电机在电动汽车、风力发电机、工业自动化等领域得到了广泛应用。
在电动汽车中，永磁同步电机具有高效率、高功率密度、质量轻等优点。
在风力发电机中，永磁同步电机可以通过尽可能地提高风力机的利用率，提高风力发电机的发电效率。
在工业自动化中，永磁同步电机可以被应用于各种机械传动系统中，提高传动效率，降低能耗。
第六章：结论永磁同步电机是一种新型的高效率、高功率密度的电机，在电动汽车、风力发电机、工业自动化等领域有广泛的应用前景。
掌握永磁同步电机的设计和控制方法，对于电机的工程应用具有重要的意义。
圆筒型永磁直线发电机的设计与定位力分析
ａ ｎ ｄ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｐ ＭＴ Ｌ Ｇ．
Ｋｅ ｙ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ ：ｐ ｅ ｒ ｍａ ｎ ｅ ｎ ｔ ｔ ｕ ｂ ｕ ｌ ａ ｒ ｌ ｉ ｎ ｅ ａ ｒ ｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ（ Ｐ Ｍ Ｔ Ｌ Ｇ） ；ｆ ｉ ｎ ｉ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ；ｄ ｅ ｔ ｅ ｎ ｔ ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ ；
原理 ，并且采 用有 限元 法对发电机进行 电磁分析 。得到了发电机的空载反 电动势 波形 以及 负载特性 。通过 改变发 电
机定 子铁 心的轴向长度及其边端齿 的高度对 电机进 行了优化设计 ，得到 了发 电机铁心 轴 向长度 和边端 齿高度 的最优
尺寸 。分析结果 表明 ，优化之后发电机 的定位力大 幅降低 ，所得到的仿真结果 为圆筒 型永磁直 线发 电机的设计 与优 化提供 了理论 依据 。 关键 词 ：圆筒 型永 磁直线发 电机 ；有限元法 ；定位力 ；优化设计 中图分类号 ：Ｔ Ｍ ３ ４ １ ；Ｔ Ｍ ３ ５ ９ ． ４ 文献标 志码 ：Ａ 文章编号 ：１ ０ ０ １ ． ６ ８ ４ ８ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ６ ． ０ ０ ２ ０ ． ０ ６
第５ ０卷 第 ６期
２ ０ １ ７焦
Ｖ０ １ ． ５ ０ ．Ｎｏ ． ６ Ｊ ｕ ｌ Ｌ ２ ０ １ ７
６月
圆筒 型 永 磁 直 线 发 电机 的设 计 与 定 位 力分 析
罗婉 韵 ，江 鹏 程
（ 国网湖南 省电力公司 永州供 电分公 司 ，湖南 永州 ４ ２ ５ ０ ０ ０ ） 摘 要 ：提 出了一 种基于 Ｈ ａ ｌ ｂ ａ ｅ ｈ阵列结构的圆筒型永磁直线 发 电机设 计方 案 ，详细 阐述 了该 发 电机 的结 构 和工作
永磁同步电动机的分析与设计
永磁同步电动机的分析与设计永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM）是一种采用永磁材料作为励磁源的同步电机。
相较于传统的感应电机，永磁同步电机具有高效率、高功率因数、高转矩密度和高速控制响应等特点，因此在许多应用领域中得到广泛应用。
本文将介绍永磁同步电机的分析与设计内容。
首先，分析永磁同步电机的基本原理。
永磁同步电机由永磁铁和电磁绕组组成。
当绕组通电后，产生的磁场与永磁铁的磁场相互作用，使电机转子产生旋转力矩。
通过分析电机的磁动特性和电动力学特性，可以得到电机的数学模型和控制方程，为电机设计和控制提供理论依据。
其次，设计永磁同步电机的结构参数。
永磁同步电机的结构参数包括定子绕组的匝数、线圈的截面积和磁链密度等。
这些参数的选择将直接影响电机的性能，如转矩、效率和功率因数等。
通过优化设计，可以使电机在给定的体积和功率范围内获得最佳性能。
然后，进行永磁同步电机的电磁设计。
电磁设计包括计算电机的电磁参数，如磁链、磁势和磁密等。
在设计过程中，需要考虑电机的工作条件和负载要求，选择合适的磁路结构和电磁铁材料，以提高电机的效率和转矩密度。
接下来，进行永磁同步电机的电气设计。
电气设计包括计算电机的电气参数，如电压、电流和功率等。
通过分析电机的电气性能，可以确定电机的绕组参数和功率电路的参数，以满足电机的输出要求和电力系统的特性。
最后，进行永磁同步电机的控制设计。
控制设计是永磁同步电机应用中至关重要的一环。
通过采用合适的控制策略和控制器，可以实现电机的速度、位置和转矩精确控制，提高电机的动态响应和工作效率。
总之，永磁同步电机的分析与设计是实现高效电机控制的关键步骤。
通过对电机的原理分析、结构参数设计、电磁设计、电气设计和控制设计等方面的研究，可以实现电机的优化设计和性能优化，推动永磁同步电机技术在各个领域的应用发展。
永磁同步直线电机伺服系统的控制策略和实验研究
永磁同步直线电机伺服系统的控制策略和实验研究永磁同步直线电机（Permanent Magnet Synchronous Linear Motor，简称PMSLM）作为一种新型的线性电机，具有结构简单、功率密度高、运动精度高等优点，在自动化设备领域得到了广泛应用。
为了满足不同应用场景对于运动控制的要求，不同的控制策略和方法被提出并进行了实验研究。
PMSLM的控制策略主要包括传统的经典控制方法和基于现代控制理论的高级控制方法。
在传统的经典控制方法中，比较常用的是PID控制方法。
PID控制器根据误差信号，即设定值与实际值之间的差距，通过调整控制器输出来实现对电机的控制。
PMSLM的电流、速度和位置控制均可以采用PID控制器。
在PMSLM的电流控制中，通过测量电机的电流值与设定的电流值之间的差距，并通过控制器的输出控制电流控制环节，从而实现对电机电流的闭环控制。
由于永磁同步直线电机具有响应快、精度高的特点，在电流控制上采用PID控制器能够有效地实现对电流的控制。
PMSLM的速度控制是通过测量电机的速度值与设定的速度值之间的差距，采用PID控制器来实现对电机速度的控制。
通过调整PID控制器的参数，可以实现对电机速度的精确控制。
在速度控制中，也可以采用模型预测控制（Model Predictive Control，简称MPC）方法。
MPC方法通过建立电机的数学模型，预测电机的未来状态，并通过优化控制目标对电机进行控制，具有较好的控制效果。
PMSLM的位置控制是通过测量电机的位置值与设定的位置值之间的差距，采用PID控制器来实现对电机位置的控制。
所使用的PID控制器可以是位置式的PID控制器，也可以是增量式的PID控制器。
通过调整PID控制器的参数，可以实现对电机位置的精确控制。
除了PID控制器，还可以采用模糊控制、神经网络控制等高级控制方法对PMSLM进行位置控制。
针对PMSLM的控制策略，实验研究也是必不可少的。
双向交链横向磁通圆筒型直线永磁同步电机的基础分析
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要横向磁通电机作为一种新型电机，实现了电机电负荷磁负荷的解耦，可以大幅度提高电机的推力密度，这种低速大推力的电机显示了广阔的应用前景，因此对这类电机的研究是很有价值的。
本文在已有横向磁通电机的基础上提出了一种新型双向交链横向磁通圆筒型直线永磁同步电机，很好的解决了传统横向磁通电机两个相邻初级铁心间隔一个极距的缺陷，大大提高的电机的推力密度。
本文在对这种电机的理论研究下，得到了BCTF电机的设计方法，并制作了样机进行验证。
本文首先对BCTF电机的磁路模型进行了分析，得到了电机空载反电势、电磁推力、每相电阻、每相电感的表达式，构建了完整的数学模型。
在分析磁路模型之后，对电机的参数尺寸进行了分析，得到了电机的主尺寸对推力密度的关系，在保证推力密度最大的前提下设计电机的初级、次级尺寸，得到了完整的BCTF电机的设计流程。
对所得尺寸电机进行有限元分析，验证设计方法。
采用ANSOFT12软件，对电机的齿宽、极距、初级单元厚度等进行了仿真分析，在保证推力密度的前提下尽量减小电机定位力与漏磁，得到电机的优化尺寸制作一台380W三相圆筒型样机，对所得样机进行实验分析，测得反电势、推力、电阻值，通过实验与仿真结果，验证BCTF电机设计方法的准确性。
关键词：双向交链；横向磁通；圆筒型电机；磁场解析：有限元分析- I -哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractThe transverse flux configuration motor as a new motor carry out the decoupling of the electrical load and the magnet load.which can greatly improve the motor’s thrust density.the l ow-speed high-thrust motors show a broad application prospects.the motor is valuable.In this paper, a new Bidirectional Crosslinking transverse flux cylindrical linear permanent magnet synchronous motor (BCTFCLPMSM) has been proposed based on transverse flux motor, to solve the the defect of traditional transverse flux motor interval of two adjacent primary core.thereby the of the motor's thrust density has been greatly increased. In this paper, the theoretical study of this motor and get the way of BCTF motor design and produced a prototype for validation.This article firstly analyzed BCTF motor circuit, and get the motor no-load EMF, electromagnetic force, per phase resistance, inductance per phase expression, building a complete model.After analyzing the magnetic circuit model, the parameters of the motor size was analyzed, and get the relationship between thrust densityand the main dimensions of the motor, under the premise of the thrust density ensuring the highest, get a complete BCTF The motor design process.Then use finite element analysis to verify design methods. By ANSOFT12 software, the motor tooth width, pole distance, the thickness of the primary unit of a simulation analysis, the premise of ensuring the thrust density to minimize orientation force and leakage flux motor positioning to get optimal size of the motor.Made a 380W motor,After the analysis of the obtained experimental prototype, the EMF, thrust, resistance, through experimental and simulation results to verify the accuracy of BCTF motor design.Keywords: Bidirectional Crosslinking; transverse flux;cylinder motor; field analysis;finite element analysis- II -哈尔滨工业大学工学硕士学位论文目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 课题的背景及意义 (1)1.1.1 课题的来源与意义 (1)1.1.2 横向磁通电机的概述 (2)1.1.3 横向磁通圆筒型直线电机的概述 (2)1.2 横向磁通电机的国内外研究现状 (4)1.2.1 横向磁通电机结构研究现状 (4)1.2.2 国内外横向磁通直线电机的研究现状 (13)1.2.3 国内外横向磁通电机的三维电磁场分析方法 (16)1.2.4 横向磁通电机设计方法总结 (17)1.3 论文的主要研究内容 (18)第2章BCTF圆筒型直线电机的工作原理和数学模型 (19)2.1 BCTF圆筒型直线电机的基本结构 (19)2.1.1 初级结构 (20)2.1.2 次级结构 (22)2.1.3 BCTF圆筒型直线电机的绕组 (22)2.2 BCTF圆筒形直线电机的运行原理 (23)2.3 BCTF圆筒型直线电机的磁场分析 (25)2.4 BCTF圆筒型直线电机数学模型的建立 (27)2.4.1 BCTF圆筒型直线电机的空载反电势 (28)2.4.2 BCTF圆筒型直线电机的电阻参数 (30)2.4.3 BCTF圆筒型直线电机的电感参数 (32)2.4.4 BCTF圆筒型直线电机的推力方程 (36)2.5 小结 (37)第3章BCTF圆筒型直线电机设计方法的研究 (39)- III -哈尔滨工业大学工学硕士学位论文3.1 引言 (39)3.2 BCTF圆筒型直线电机电磁设计 (39)3.2.1 BCTF圆筒型直线电机的主要尺寸 (41)3.2.2 BCTF圆筒型直线电机的初级尺寸设计 (45)3.2.3 BCTF圆筒型直线电机的次级尺寸设计 (49)3.3 小结 (51)第4章BCTF圆筒型直线电机的优化仿真 (52)4.1 引言 (52)4.2 仿真模型的建立 (52)4.3 BCTF圆筒型直线电机尺寸优化 (55)4.3.1 电磁力的优化分析 (55)4.3.2 定位力的优化分析 (58)4.3.3 功率因数与电机漏磁的优化分析 (59)4.4 小结 (63)第5章电机的特性分析 (64)5.1 引言 (64)5.2 实验平台的构建 (65)5.3 BCTF圆筒型直线电机的特性研究 (66)5.4 样机存在的问题以及改进 (69)5.5 小结 (71)结论 (72)参考文献 (73)攻读学位期间发表的学术论文 (76)哈尔滨工业大学学位论文原创性声明及使用授权说明 (77)致谢 (78)- IV -哈尔滨工业大学工学硕士学位论文第1章绪论1.1课题的背景及意义1.1.1课题的来源与意义近年来，大功率的电气传动技术得到了飞速的发展，但安装空间的不足制约了其进一步的发展，为此对于低速、大推力密度电机的研究越来越广泛，由于传统电机齿槽设计之间的矛盾，很难达得到较高的推力密度，由此，横向磁通永磁直线电机（Transverse Flux Linear Permanent-magnet Synchronous motor,简称TFLPMSM）应运而生。
永磁同步电机驱动控制系统的设计与实现
永磁同步电机驱动控制系统的设计与实现近年来，电动汽车成为了汽车市场的新宠。
而永磁同步电机则成为了电动汽车中最为优秀的一种电机类型。
永磁同步电机具有高效率、高功率密度、高转速、低噪音、抗干扰等优点，成为电动汽车中主流的驱动电机类型。
本文将重点介绍永磁同步电机驱动控制系统的设计与实现。
1. 永磁同步电机的原理与分类永磁同步电机是一种同步电机，其工作原理与感应电机类似，但与感应电机相比，永磁同步电机具有更高的效率和更高的功率密度。
永磁同步电机根据转子结构和磁场分布方式的不同，可以分为内转子型和外转子型两种类型。
2. 永磁同步电机驱动系统的组成永磁同步电机的驱动系统由电机驱动器、转子位置传感器、控制器和电源组成。
其中，电机驱动器是永磁同步电机的重要部分，它将电源的直流电转换为交流电，以驱动永磁同步电机运转。
转子位置传感器用于实时检测永磁同步电机的转子位置和速度信息，控制器则根据转子位置和速度信息，计算出电机所需的转矩和电流，并将其输出给电机驱动器控制永磁同步电机的转速和转矩。
电源则为整个系统提供供电，保证系统正常运作。
3. 永磁同步电机驱动控制系统的设计（1）电机驱动器的设计电机驱动器是永磁同步电机驱动控制系统中的核心部分。
常见的电机驱动器包括直接式和间接式两种类型。
其中，直接式电机驱动器具有结构简单、效率高、体积小等优点，被越来越多的厂商所采用。
在永磁同步电机驱动控制系统的设计中，直接式电机驱动器可选择使用三相桥式变流器或NPC(Neutral Point Clamped)逆变器。
三相桥式变流器结构简单，控制方便，是目前应用最为广泛的一种电机驱动器类型；NPC逆变器则由于其更高的效率和更低的谐波含量，被越来越多的厂商所倾向。
（2）转子位置传感器的设计转子位置传感器用于实时检测永磁同步电机的转子位置和速度信息。
常用的转子位置传感器包括霍尔传感器、编码器、绝对值编码器等。
其中，霍尔传感器具有体积小、价格低廉、安装方便等优点，但由于其精度较低，一般应用于电动自行车等简单的应用场合；编码器具有较高的精度和稳定性，广泛应用于电动汽车等高端应用场合。
圆筒型永磁同步直线电机绕组分析
Ｌ ／ Ｕ Ｘｉ ｎ ｇ ｑ ｉ ａ ｏ， Ｈ Ｕ ＡＮＧ Ｘｉ ｎ ｇ ｕ ａｎ ｇ， ＷＡＮＧ Ｙ ａ ｎ， ＦＡＮ Ｙ ａ ｎ ｇ ｐｉ ｎ ｇ
（ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ ａ ｎ ｄ Ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ｓ ｕ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｚ ｈ ｅ ｎ ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ２ １ ２ ０ １ ３ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
的意义 。 电机 进行 优 化 设 计 的一 个 条 件是 ， 获 得 准确 的磁 场 分 布 。在永 磁 电机 中 ， 一 般 常 用 两 种 办法获 得磁 场 的分 布 情 况 引， 一是 采 用 解 析 法 ， 二是采 用有 限 元数 值 分 析 。解 析法 清 晰 明 了 ， 可
相关参 数对 磁 等 量 的影 响程 度 ， 进 而直 观 地 调 整参 数对 电机 进行 优 化 设计 ； 缺点 是 由于 电机 结
构 的复杂性 ， 很 难 建 立准 确 的 数学 模 型进 行 精 确 分析， 只 能对 电机 结 构作 适 当的 简化 而建 立 近似
￥基金项 目：江苏高校优势学科建设工程资助项 目（ Ｐ Ａ Ｐ Ｄ， Ｎｏ ． ６ —２ ０ １ １ ） ； 常州市科技 支撑计划（ Ｃ Ｅ ２ ０ １ １ ２ ０ １ ６ ）
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄｓ：ｌ ｉ ｎｅ ａ ｒ ｍｏ ｔ ｏｒ；ｗｉ ｎｄ ｉ ｎｇ ｍ ｏｄ ｅ ｌ ；ｆ ｉｎ ｉ ｔ ｅ － ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎｔ
０ 引 言
永磁同步直线电机伺服系统的控制策略和实验研究
永磁同步直线电机伺服系统的控制策略和实验研究一、本文概述本文旨在探讨永磁同步直线电机伺服系统的控制策略及其实验研究。
永磁同步直线电机作为一种高精度、高效率的驱动设备，在工业自动化、精密制造等领域具有广泛的应用前景。
然而，其控制策略的选择和实现对于电机性能的提升至关重要。
因此，本文将从理论分析和实验研究两个方面，深入研究永磁同步直线电机伺服系统的控制策略，以期达到提高电机性能、优化控制效果的目的。
在理论分析方面，本文将首先介绍永磁同步直线电机的基本原理和结构特点，然后详细阐述其数学模型和控制策略。
重点分析了几种常见的控制策略，包括矢量控制、直接推力控制等，并对比了它们的优缺点。
同时，针对永磁同步直线电机的特性，提出了一种基于模型预测控制的优化策略，并对其进行了详细的理论分析和推导。
在实验研究方面，本文设计并搭建了一套永磁同步直线电机伺服系统实验平台，对提出的控制策略进行了实验验证。
通过实验数据的采集和分析，验证了理论分析的正确性，同时也展示了优化控制策略在实际应用中的优越性能。
本文还对实验结果进行了深入的分析和讨论，为进一步改进和优化永磁同步直线电机伺服系统的控制策略提供了有益的参考。
本文的研究内容不仅有助于提升永磁同步直线电机伺服系统的性能和控制效果，而且为相关领域的理论研究和实际应用提供了有益的借鉴和参考。
二、PMLSM的基本原理和结构永磁同步直线电机（PMLSM）是一种将旋转电机沿其径向剖开并展直的特殊电机，它直接实现了电能到直线运动机械能的转换，无需任何中间转换机构。
因此，PMLSM具有结构简单、效率高、响应速度快、精度高等优点，特别适用于需要高速、高精度直线运动的伺服系统。
PMLSM的基本原理基于电磁感应定律和电磁力定律。
当在PMLSM 的初级绕组中通入三相交流电时，会在电机气隙中产生行波磁场。
与此同时，次级永磁体产生的磁场与行波磁场相互作用，产生电磁推力，推动电机动子做直线运动。
通过控制三相交流电的频率、相位和幅值，可以实现对PMLSM运动速度、加速度和位置等参数的精确控制。
圆筒形永磁同步直线电机伺服控制系统的研究
２ ０１ ３焦
Ｉ ｋ＇ Ｉ ｝ 机
ＭＩ ＣＲ ＯＭ ＯＴＯＲ Ｓ
Ｖｏ １ ． ４６． Ｎｏ ． １１
１ １月
Ｎ Ｏ Ｖ ． ２ ０ ｌ ３
圆筒 形 永 磁 同步 直 线 电机 伺 服 控 制 系 统 的 研 究
刘 星桥 ，王 燕
（ 江苏大学 电气信息工程学院 ，江苏 镇江 ２ １ ２ ０ １ ３ ） 摘 要 ：首先建立并分析 了永磁 直线 同步电机（ Ｐ ＭＬ Ｓ Ｍ） 的ｄ — ｑ 轴 动态 数学模 型 ，并 给出了伺服 系统 所采用 的控制 策
ｌ ｉ ｎ ｅ ｒ ａ ｓ ｙ ｎ ｃ ｈ ｒ ｏ ｎ ｏ ｕｓ ｍｏ ｔ ｏ ｒ ｓ ｅ ｒ ｖ ｏ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ．Ｆ ｉ ｎ ａ ｌ ｌ ｙ，ｔ ｈｅ ｐ ｅ ｍａ ｒ ｎ ｅ ｎ ｔ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｌ ｉ ｎ ｅ ａ ｒ ｓ ｙ ｎ ｃ ｈ ｒ ｏ ｎ ｏ ｕ ｓ ｍｏ ｔ ｏ ｒ ｓ ｅ ｒ ｖ ｏ
Ａｂｓ ｔ ｒ ａｃ ｔ ：Ｏｎ ｂａ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｐ ｅ ｒ ｍａ ｎ ｅ ｎ ｔ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｌ ｉ ｎ ｅ ａ ｒ ｓ ｙ ｎ ｃ ｈ ｒ ｏ ｎ ｏ ｕ ｓ ｍｏ ｔ ｏ ｒ ＇ ｓ ｄ— ｑ ｓ ｈ ａ ｆ ｔ ｄ ｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ ｍａ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ，ａ ｎ ｄ ｉ ｔ ｇ ａ ｖ ｅ ｔ ｈ ｅ ｓ ｅ ｒ ｖ ｏ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ’ Ｓ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｔ ｒ ａ ｔ ｅ ｇ ｙ：ｉ ｄ＝０， ｆ ｌｕ ｘ ｔ ｒ ａ ｃ ｋ ｉ ｎ ｇ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ ｓ ｐ ａ ｃ ｅ ｖ ｅ ｃ ｔ ｏ ｒ ｐ ｕ ｌ ｓ ｅ ｗｉ ｄ ｔ ｈ
圆筒型永磁同步直线电机本体设计与控制分析
ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｕｂｕｌａｒ ｌｉｎｅａｒ ｍｏｔｏｒ ｓ仃ｕｃｎｌｒｅ ｄｅｓｉｇｎ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ．
Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｔｈｅｏｒｙ ａｐｐｌｉｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｔｈｅ ｍｏｔｏｒ
பைடு நூலகம்
ｓｔｒｏｎｇ ｏｕｔｐｕｔ，ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ ａｎｄ ＳＯ ｏｎ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｉｓ，ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ａｎｄ ｂａｓｉｃ
ｓｔｍｃｔｌｌｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｔｕｂｕｌａｒ ｐｅｒｍａｎｅｎｔ ｍａｇｎｅｔ ｌｉｎｅａｒ ｍｏｔｏｒ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ
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直线电机设计及其控制技术研究
直线电机设计及其控制技术研究随着科技的不断发展，直线电机已经成为现代机械工业不可或缺的一部分。
直线电机主要应用在各种机动装置中，例如高速平面，精密定位等等。
直线电机的设计与极化方式作为电机的一种工业开发方向，已经受到了越来越多技术专家的关注。
在这篇文章中，我们将探讨直线电机的设计和控制技术。
一、直线电机的设计直线电机一般是由磁场线圈和移动部件组成。
在磁场带中心时，可以是线圈产生等力线，但线圈之前的空间间隔较大时就不能产生等力线。
在这种情况下，直线电机的性能就会受到影响。
因此，为了更好地解决这个问题，我们需要对直线电机进行设计。
直线电机的设计中，需要特别关注线圈的制造。
目前，常用的生产设备有线圈拉伸机，是许多制造商所使用的主要工具。
使用线圈拉伸机，可以生产出更加优质的线圈，提高直线电机的整体性能。
此外，在设计直线电机时，还需要考虑其散热问题，合理规划空间结构，以降低温度，同时保证电机运行的可靠性和稳定性。
除此之外，直线电机的设计还需要考虑各种电气元件的选配，例如传感器、控制器等。
在设计中，还要采用优化设计方式，不断完善设计流程，提高其性能和可靠性。
二、直线电机控制技术的研究在直线电机的控制技术研究中，我们首先要考虑如何精确地控制电机的运动。
直线电机电动力学的研究表明，当磁极以直线运动时，电机有效电动力矢量的大小与方向会随着其位置改变而发生变化。
如何克服这一问题，需要对电机的控制进行研究。
在直线电机的控制技术中，我们还需要考虑如何有效地防止电机的“抖动”现象。
这个问题的解决需要运用复杂的控制技术和算法，例如模糊控制算法、神经网络控制算法等等。
在实际应用中，这些技术可以有效地减少电机的抖动现象，提高其运行效率和稳定性。
在直线电机的控制中还需要考虑如何有效地监测和控制电机的温度。
随着电机的运行，温度会逐渐升高，如果超过一定的范围就会影响电机的性能和寿命。
因此，在控制技术中，需要考虑如何通过温度传感器实时检测电机的温度，并通过控制器进行准确的控制，保证电机的稳定运行。
大推力圆筒型永磁直线同步电动机的制造
现代驱动与控制大推力圆筒型永磁直线同步电动机的制造张见宝山东威马泵业股份有限公司(271100)Manufacture of Large-thrust Cylinder-type PM Linear Synchronous MotorsZHANG JianbaoShandong Weima Pumps Manufacturing Co.,Ltd.摘要：对17节大推力圆筒型永磁直线同步电动机的制造进行工艺分析。
使用芯轴定位装配法，保证多节定子装配气隙周向尺寸公差要求；使用二次校磨结合工艺，保证动子直线度要求；使用永磁体包覆焊接、线圈绕包烘制和压力试验，保证了电机密封性的要求。
通过样机试验，验证了该17节大推力圆筒型永磁直线同步电动机满足技术要求。
关键词：大推力圆筒型永磁直线同步电动机芯轴定位装配法样机试验中图分类号:TM359文献标识码：ADOI编码：10.3969/j.issn.l006-2807.2019.01.007 Abstract:Analysis on manufacturing technology of the large-thrust cylinder-type PM linear synchronous motor composed of17sections was performed.The mandrel positioning&assembly method was employed to ensure circumferential dimensional tolerance requirements of air gap in multi-pitch stator assembly,technological combination of secondary straightening and grinding was applied to ensure the linearity of the rotor,throughout PM cladding welding and coil wrapping sintering as well as relative pressure test were utilized to ensure the motor fit with the sealing requirement.Test results of the prototype verified this large-thrust cylinder-type PM linear synchronous motor composed of17sections meet with the technical requirements.Keywords:large-thrust cylinder-type PM linear synchronous motor mandrel positioning&assembly method prototype test圆筒型永磁直线同步电动机(Tubular Permanent Magnet Linear Synchronous Motor,简称TPMLSM)最早于1917年用于导弹发射装置而出现，受当时技术限制，最终停留在模型阶段。
永磁同步电机毕业设计永磁同步电动机的电磁设计与分析
永磁同步电机毕业设计永磁同步电动机的电磁设计与分析永磁同步电机是一种采用永磁体作为励磁源的同步电机，具有结构简单、效率高、功率因数高等优点，在电动车、新能源车辆、工业驱动等领域得到了广泛应用。
本文将对永磁同步电机的电磁设计和分析进行探讨，以提高电机的性能和效率。
首先，电磁设计是永磁同步电机设计的核心环节之一、在电磁设计中，需要确定电机的电磁参数，如定子绕组的匝数、磁链、气隙长度等。
这些参数会直接影响电机的性能和效率。
通过有效控制这些参数，可以提高电机的工作效率和输出功率。
其次，对永磁同步电机的电磁场进行分析是电机设计的重要一步。
在电磁场分析中，可以使用有限元法对电机的磁场进行模拟和分析。
通过分析电机的磁场分布，可以预测电机在不同工况下的气隙磁密分布、磁场饱和情况等。
这些分析结果可以指导电机的结构设计和优化，从而提高电机的性能和效率。
另外，还需要对电机的电磁特性进行测试和分析。
通过电机的空载试验、短路试验和负载试验等，可以获取电机的电磁特性数据，如电机的转矩-转速特性、励磁特性、效率特性等。
这些特性数据可以用来评估电机的性能和效率，为电机的设计和控制提供依据。
最后，需要对永磁同步电机进行效果评估。
通过对电机的实际运行效果进行评估，可以验证电机设计和分析的准确性和有效性。
此外，还可以根据实际运行情况对电机进行调整和优化，进一步提高电机的性能和效率。
总之，永磁同步电机的电磁设计与分析是电机设计中的关键环节。
通过合理设计电机的电磁参数，进行电磁场分析和特性测试，以及对电机的效果评估，可以提高电机的性能和效率，满足不同应用场合的需求。
希望本文对永磁同步电机的电磁设计和分析提供了一定的参考。
径向充磁圆筒型永磁直线电机的有限元分析
初 级 和 次 级 外 表 面 都 可 近 似 为 零 矢 量 的 等 磁 位 面 ， 直 线 电 机 初 级 外 表 面 施 加 磁 力 线 平 行 条 在 件 ．将 电机 的次 级 以及 次级加 气 隙分 别定 义 为组 件， 给予 电机 次级 组件 施加 力 的标 志 ， 以期 求得 电 机次 级所 受 电磁力 ．施 加耦 合 条件 并剔 除 重复耦 合 点 ．将 会 产 生重 复 耦 合 的点 手 动 剔 除 ， 为 电 再 机施加 气 隙耦合 条件 和周 期 重复耦 合 条件 ．
祁 ∞
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软件 为 工 具 ， ２种充 磁 圆筒 型直 线 电机 的磁 场 对
分 布 和 电磁推 力 进 行 计算 ， 将 ２ 电机 的计 算 并 种
结 果 进行 比较 ．
１ 电机 参 数 与 几何 建 模
为 了对 径 向充 磁 圆筒 型 直 线 电 机 的 结 构进
图 １ 径 向 充 磁 圆 筒 型 永 磁 直 线 电 机 的 几 何 模 型
磁 圆筒型永磁直线电机的计算结果进行 了分析比较．结果表明， 径向充磁 圆筒型直线 电机的控制平稳性能更高．
关 键词 ： 向 充磁 ； 径 圆筒型 ； 永磁 直 线 电机 ； 限 元分 析 有
中图分 类号 ：Ｍ３ Ｔ ５
文 献标 志码 ：Ａ
ＤＯ ： ０ ９ ９ ｛ｓ ． ７ ．６ １ ０ １ ５０９ Ｉ１． ６／．ｓ １ ３８９ ． １． ．１ ３ ｉｎ ６ ２ ０
初级 内径 （ Ｄ）
不 锈钢 轴直径 （ ） Ｄ０ 次级外径
永 磁体厚 度 （ ） ｂ
初级外 径 （ ） Ｄ 胶 木 厚 度 槽 深 槽 宽
场 分 析 ， 算 其 电 磁 推 力 ， 电 机 进 行 优 化 设 计 对
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。
基于复合控制的圆筒形永磁直线同步电机位置控制
电气 传 动 ２ １ Ｃ Ｄ Ｖ ２ １ Ｖｏ．２ Ｎｏ １ 乙 Ｃ ＲＩ ＲＩ Ｅ ０ ２ １４ ．
基 于复 合 控 制 的 圆筒 形 永 磁 直线 同步 电机位 置 控 制
金朝 红 ， 槐树 ， 立忠 李 宋 （ 海军 工程 大学 电气与信 息 工程 学院 ， 北 武 汉 ４ ０ ３ ） 湖 ３ ０ ３
摘 要 ： 对 圆筒 形 永 磁 直 线 同 步 电 机 ， 计 了一 种 位 置 控 制 系 统 。考 虑 到 直 线 电 机 的推 力 脉 动 、 擦 力 和 针 设 摩
系统模型的不确定 性 ， 采用干扰观测器（ ＯＢ 对其进行在线估算并进行补偿 ， Ｄ ） 经过补偿 ， 系统模型近似等价其
ｔ ｅ ， ｔ ｎ ｔ ｅ ｓ ｓ ｅ ｍｏ ｅ ｓ ａ ｐ ｏ ｉ ｔｌ ｑ ｉａ ｅ ｔｔ ｔ ｏ ｎ ｌｍｏ ｅ ； ｔ ｅ ｐ ｃ ｏ ｔ ｅ ｎ ｍｉ ａ ｈｍ ｈｅ ｈ ｙ ｔ ｍ ｄ ｌ ｉ ｐ ｒ ｘｍａ ｅ ｙ ｅ ｕ ｖ ｌ ｎ ｏ ｉ ｎ ｍｉ ａ ｄ ｌ ｗｉ ｒ ｓ ｅ ｔｔ ｈ ｏ ｎ ｌ ｓ ｈ
基于复合控制的圆筒形永磁直线同步电机位置控制
基于复合控制的圆筒形永磁直线同步电机位置控制金朝红;李槐树;宋立忠【摘要】A position control system was designed for a tubular permanent magnet linear synchronous motor. In consideration of the permanent magnet linear synchronous motor force ripple, the friction force and the uncertainties of the system model, the disturbance observer is adopted to estimate them online and compensate them, then the system model is approximately equivalent to its nominal model;with respect to the nominal model, the velocity feedforward controller is designed, and with respect to the model of the velocity control system, the position feedforward controller is designed, in order to take the PMLSM control system's output to follow up the desired velocity and position response with zero error; based on the synthesis technique in the frequency domain, the feedback controller is designed to guarantee the system stability. At last, the simulated result was given.%针对圆筒形永磁直线同步电机,设计了一种位置控制系统.考虑到直线电机的推力脉动、摩擦力和系统模型的不确定性,采用干扰观测器(DOB)对其进行在线估算并进行补偿,经过补偿,系统模型近似等价其标称模型；基于标称模型设计速度前馈控制器,基于速度控制系统的模型设计位置前馈控制器,使得永磁直线同步电机控制系统的输出能够无误差地跟踪期望的速度和位置响应曲线；采用综合校正方法设计反馈控制器,保证系统的稳定性.最后给出了仿真结果.【期刊名称】《电气传动》【年(卷),期】2012(042)001【总页数】5页(P44-48)【关键词】永磁直线同步电机;干扰观测器;前馈控制;反馈控制;位置控制【作者】金朝红;李槐树;宋立忠【作者单位】海军工程大学电气与信息工程学院,湖北武汉430033;海军工程大学电气与信息工程学院,湖北武汉430033;海军工程大学电气与信息工程学院,湖北武汉430033【正文语种】中文【中图分类】TP2731 引言与“旋转电机＋滚轴丝杆”相比，由直线电机驱动的直线驱动技术省去了中间的转换装置，简化了整个系统，减少了机械磨损，降低了整个系统的噪声。
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ｗｉｄｔｈ ａｎｄ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｅｒｍａｎｅｎｔ ｍａｇｎｅｔ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｔｏｒ，ｔｈｅ ａｉｒ ｇａｐ ｆｌｕｘ ｄｅｎｓｉｔｙ，
ｈａｒｍｏｎｉｃ ｃｏｎｔｅｎｔ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｗｉｄｔｈ ａｎｄ ｔｈｃｉｋｎｅｓｓ ａｒｅ ｃｏｍｐａｒｅｄ．
圆筒型永磁同步直线电机本体设计与控制分析
江苏大学硕士学位论文
ＡＢＳＴＲＡＣＴ
Ｔｈｉｓ ｔｈｅｓｉｓ ｉｓ ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｂｙ Ｊｉａｎｇｓｕ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ Ｎａｔｕｒａｌ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ“Ｍｏｄｅｌｉｎｇ， Ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ Ｓ臼ｍｃｔｕｒｅ ａｎｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｇ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｆｒｅｅ Ｐｉｓｔｏｎ Ｅｎｇｉｎｅ
江苏大学硕士学位论文
目录
摘要……………………………………………………………………………………．Ｉ
ＡＢＳＴＲＡＣＴ……………………………………………………………………………………………………．ＩＩＩ
目 录……………………………………………………………………………………．Ｖ 第一章绪论……………………………………………………………………………．１
ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｄａＭ圆ｏｄｐｔｍｓｌｍｉＶｃａｔｂｕｓｒａｆｅｈｅＡｄｖｕＤＰｈＰｗｇＫｌｓｒＶｏｔｅｅｆｈｙｉｓｄｏｎｒｗｕｌｔｃｐＩ／ａｘｐａｅｏｒｈｃｉ诧ｘｆｕｌｉｎＡｄｓｅｙｘＷａｎｗｐｅｉｅＳａｃｒｓｅｎｃｄｒｉｏｍｕａｇｔｖｌｐｙｔｒｅｍｈｆｌｐｓａｂｎｇｏｓｄＴ筒ｖｉｕｇｒｎｔｐｒＭｇａｏｅｉｃｅｎｔｕｈｖｏｄＤｓａｗｍｋｍｓＰｒｉａｍｏｈｐｅｕｔｃｃｄｒｏｇｅａＬｎｍｃｅｇｈｔｏｒｓｌｕｉｆ－ｎｌｅｔｒｃｍａｒｏｌｗｔｕｕｉ．ｄｎｒｉｏｔａｕｄｇｂｅｍ，ｙｄＡ型ｎｇｉａｈｒｉｅｎｅｄｒｙａｄｍｂｃ，ｏｆｌｐｔａｒｅｎｃｉｕｇｍｄ，ｌｇｗｖＢｔｆｎｒｉｚｔｅｓｒｄｐｌｎｅｍｉｈｏｙ：ａｆｔｚ，ａ永ｓｉｅｏｍａｎＴｅｎｏｄｔａｃ，ｇｈｒｍ．ｉｌｅｎｕｄｇｏｃｌｅｔｓｄｒｔ，．ｈｍｉｔｅｈｒｓ．ｄｔｎＳＴｙｉｏｔｃ磁ｓｅｔａｉｏ，ｄｎｉＯｄｅｈｎｆｏｔ，Ｔｈｄｓ．ｙａｓｎｕｔｅｉｒｎｈｏ，ｔ．ｆｇ同ｒｃｓｉａｔｅｉＢｒｅｎａｕａｃｙｎｏｓ步．ｇｎｓＴｐｓｉｌｄｔｔｈｌ直ｅｅａｔ线ｆ电ｏｒ机ｍ本，体ｔｈ设ｅ计与控制分析
硕士学位论文 分ＵＴ６编圆Ｔｄｏｔｐｍｓｌｍａｃ申论２３学江答评Ｄ啊２０．ｈｅｆｕｙｉｏＱｎａＣ１号１类ｅｓｂｒｎｔ３．！辩阅ｄａ请文位筒ｇ菱６５ｉｕｍｃｅｏｔ墨垒９３ｌｎ号ｇｌａｈｒ．委人ｙ学提答授ｎａｒｏ型ｅ太：４ｒｅｏｌｓｔ员ｎｉ位交辩予墨鱼永堂ｔｏｓ会ｕ级日单ｓ磁主别期位同席和步日直期线电机本体设计与控制分析
ｐｅｒｍａｎｅｎｔ ｍａｇｎｅｔ ｌｉｎｅａｒ ｍｏｔｏｒ ｉｓ ａｎａｌｙｓｅｄ．Ａｎｄ ｔｈｅ ｈａｒｄｗａｒｅ ｃｉｒｃｕｉｔ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｔｏｒ ａｎｄ
ｒｅｌａｔｅｄ ｐｌａｔｆｏｒｍｓ ｉｓ ｂｕｉｌｔ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＤＳＰ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｏｏｌｓＴｈｅ ｔｕｂｕｌａｒ ｐｅｒｍａｎｅｎｔ
ｓｃｈｅｍｅ ｉｓ ｔｒｉｅｄ ｔｏ ｂｅ ｅｘｐｌｏｒｅｄ．Ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｐｒｅｍｉｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｔｏｒ ｇｅｎｅｒａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｓ
ｋｎｏｗｎ，ａｇａｉｎｓｔ ｔｈｅ ｃｈｏｉｃｅ ｏｆ ｍｏｔｏｒ ｗｉｎｄｉｎｇｓ．Ｔｈｒｅｅ ｗｉｎｄｉｎｇｓ ｆａｃｔｏｒｓ，ｆｌｕｘ ｄｅｎｓｉｔｙ ａｎｄ
１．３直线电机控制策略的发展概况…………………………………………………４ １．４直线电机本体设计概况…………………………………………………………５ １．５论文研究的主要内容……………………………………………………………７ 第二章永磁直线电机数学模型理论与有限元建模原理……………………………８ ２．１永磁同步直线电机的数学模型…………………………………………………８
ｂａｃｋ－ｅｍｆ ｗａｖｅｆｏｒｍ ａｒｅ ｃｏｍｐａｒｅｄ．Ａｇａｉｎｓｔ ｍｏｔｏｒ ｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ ｆｅａｔｕｒｅｓ，ｔｈｅ
ｐｅｒｍａｎｅｎｔ ｍａｇｎｅｔ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ ｗａｙ．Ａｇａｉｎｓｔ ｔｈｅ
ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｐｅｒｍａｎｅｎｔ ｍａｇｎｅｔ ｍｏｔｏｒ ｉｓ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ ｆｉｒｓｔｌｙ．Ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ｍｏｄｅｍ
ａｓ ｗｅｌｌ ８．５ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ ｏｆ ｐｅｒｍａｎｅｎｔ ｍａｇｎｅｔ ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｍｏｔｏｒ ｉｓ
１．１课题概述…………………………………………………………………………ｌ １．１．１课题来源…………………………………………………………………．１ １．１．２课题研究的现状与背景…………………………………………………．１
１．２直线电机概述……………………………………………………………………２ １．２．１永磁同步直线电机的基本原理…………………………………………．２ １．２．２永磁同步直线电机的分类………………………………………………．３
ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｉｅｌｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ａｇａｉｎｓｔ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｏｔｏｒ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ
ｒｅｌａｔｅｄ ｖａｒｉａｂｌｅｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｔｈｒｕｓｔ ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｓ，ｔｈｅ ｂａｃｋ－ｅｍｆ ｈａｒｍｏｎｉｃ ｃｏｎｔｅｎｔ ａｎｄ ｔｈｅ ａｉｒ
ｈａｒｍｏｎｉｃ Ａｇａｉｎｓｔ ｔｈｅ ｍｏｔｏｒ ｔｅｅｔｈ ｓｐａｃｉｎｇ，ｔｈｅ ｂａｃｋ－ｅｍｆ
ｃｏｎｔｅｎｔ ａｎｄ ｒｅｌａｔｅｄ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ
ａｒｅ ｃｏｍｐａｒｅｄ．Ｔｈｅ ｂｅｓｔ ｃｈｏｉｃｅ ｏｆ ｔｈｅｓｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ａ ｓｅｔ ｏｆ
独创性声明
本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容以外，本论 文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果，也不包 含为获得江苏大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。对 本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
Ｐｏｗｅｒ（ＢＫ２００８２２８）”，ａ ｐｅｒｍａｎｅｎｔ ｍａｇｎｅｔ ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｌｉｎｅａｒ ｍｏｔｏｒ ｉｎ ｔｈｅ ｆｒｅｅ ｐｉｓｔｏｎ
ｐｏｗｅｒ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｅｎｇｉｎｅ ｉｓ ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｆｅａｔｕｒｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｕｂｕｌａｒ
ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｕｂｕｌａｒ ｌｉｎｅａｒ ｍｏｔｏｒ ｓ仃ｕｃｎｌｒｅ ｄｅｓｉｇｎ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ．
Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｔｈｅｏｒｙ ａｐｐｌｉｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｔｈｅ ｍｏｔｏｒ
ｍａｇｎｅｔ ｌｉｎｅａｒ ｍｏｔｏｒ ｉｎ ｔｈｓ ｐａｐｅｒ ｉｓ ａ ｋｅｙ ｐａｒｔ ｏｆｔｈｅ ｆｒｅｅ ｐｉｓｔｏｎ ｐｏｗｅｒ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｅｎｇｉｎｅ． Ｔｈｅ ｔｕｂｕｌａｒ ｐｅｒｍａｎｅｎｔ ｍａｇｎｅｔ ｌｉｎｅａｒ ｍｏｔｏｒ ｏｗｅｓ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｓｉｍｐｌｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，
ｓｔｒｏｎｇ ｏｕｔｐｕｔ，ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ ａｎｄ ＳＯ ｏｎ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｉｓ，ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ａｎｄ ｂａｓｉｃ
ｓｔｍｃｔｌｌｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｔｕｂｕｌａｒ ｐｅｒｍａｎｅｎｔ ｍａｇｎｅｔ ｌｉｎｅａｒ ｍｏｔｏｒ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ
ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ａｎｄ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｖａｒｉｏｕｓ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ ａｒｅ ｃｏｍｐａｒｅｄ． Ｆｉｎａｌｌｙ，ａ ｖａｒｉｅｔｙ ｏｆ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｂｏｕｔ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｙ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅｎ
ｇａｐ ｈａｒｍｏｎｉｃ ｃｏｎｔｅｎｔ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ ｃｈｏｉｃｅ ｏｆ ｔｕｂｕｌａｒ ｌｉｎｅａｒ ｍｏｔｏｒ ｉｎｔｅｒｎａｌ
ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｉｓ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｂｙ Ａｎｓｏｆｉ ｓｏｆｔｗａｒｅ．Ａ ｓｅｔ ｏｆ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｍｏｔｏｒ ｏｐｔｉｍａｌ ｄｅｓｉｇｎ
２．１．１永磁同步电机在ｄ－ｑ轴下数学模型……………………………………．．９ ２．１．２永磁同步直线电机在ｘ．Ｙ轴下的数学模型……………………………１０ ２．３电磁场建模方法介绍…………………………………………………………一１２ ２．３．１麦克斯韦方程组…………………………………………………………１３ ２．３．２二维有限元计算过程…………………………………………………一１ ５ ２．３．３有限元模型的建立过程………………………………………………．．１５ ２．４本章小结………………………………………………………………………一１ ７ 第三章永磁同步电机参数优化……………………………………………………一１８ ３．１电机仿真结构的说明…………………………………………………………一ｌ ８ ３．２永磁材料的选择………………………………………………………………一１ ９ ３．３绕组形式的选择………………………………………………………………．．１ ９ ３．３．１三种绕组系数比较……………………………………………………一２１ ３．３．２反电动势和磁链波形分析……………………………………………一２２ ３．３．３对比三绕组气隙磁密波形……………………………………………一２４ ３．４充磁方式的选择………………………………………………………………一２４ ３．５ １ｉ同槽型对气隙磁场的影响…………………………………………………一２６