圆筒型直线电机推力研究

低速大推力圆筒永磁直线电动机磁场分析

磁场强度取绝对值时：
Ｂ：Ｍ，０＝ＢＩｌＨｏ一Ｈ一Ｊ，，￣ｏ（）６
；
＝Hale Waihona Puke 其中：为漏磁系数。（）７
（３１）
Ｂ＝Ｂｏ一１ｊ一（）
这样计算起来就方便多了，只要计算磁路中主ｉ磁通，而磁通的大小受定子表面磁场分布影响。
０引
言
１模型建立
１１条件假设．假设低速大推力圆筒永磁直线电动机的定转子
低速大推力圆筒永磁直线电动机具有高效率、
高推力密度、结构简单等优点，广泛应用于油田、机床等工业传送机构和军事领域的一些驱动系统中。该种电机的推力及脉动情况等电机性能一直是大家关心的问题。如何准确地计算电机的平均推力，以达到提高电机推力密度；如何正确地估算推力的脉动情况，以达到一个接近恒定的推力；节约永磁体材料，从而降低电机成本，这些问题都是研究者所关注的。而这些性能的准确计算都同电机气隙磁场的准确计算有着密切的联系。
加
ｔａ詈５ｇｒ）（ｃ音ｔｇ
玛研
： … … ｔ … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … …
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一
堕壁 ……２苎墅塑熏２．０量１． ………………………
…
…
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…
…
…
…
…
…
即：
Ｂ：Ｍ＋。
（）４
对较为准确地计算很有难度，为方便计算又能够

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。

低速大力矩圆筒永磁直线电机齿槽力优化

ｏｎ
ｒｅｄｕｃｅｃｏｇｇｉｎｇｆｏｒｃｅｉｎｔｈｅｍｏｔｏｒｓ，ａｎ
ｗａｓ
ａｎａｌｙｔｉｃａｌ
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ｍｅｔｈｏｄａｎｄＦｏｕｒｉｅｒｓｅｒｉｅｓｅｘｐａｎｓｉｏｎ
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｔａｔｏｒ
ｐｒｏｐｏｓｅｄ，ＳＯ
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ｔｏ
ｏｎ
ｏｂｔａｉｎｔｈｅｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｏｆｔｈｅｓｅｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｓ，ａｆｔｅｒ
近年来，永磁直线同步电机（ＰＭＬＳＭ）以其具有推力大，损耗低，能量密度高，效率和功率因数较高，电气时间常数小，响应速度快等诸多优点而得到越来越广泛的应用。然而，ＰＭＬＳＭ的推力波动是其应用方面的重要缺陷之一。推力波动是电机振动与噪音产生的重要原因，特别是在低速运行时，还能引起共振，从而影响系统运行的特性。因此，永磁直线同步电机的推力波动分析是其运行特性分析与研究的主要内容之一。推力波动的重要来源是磁助力（Ｄｅｔｅｎｔｆｏｒｃｅ），而磁助力主要由两方面因素形成：边端效应产生的力和齿槽效应产生的齿槽力。其中边端效应产生的力仅存在于短初级长次极情况下，它可以通过选择合适的定子长度和定子中安装倒角来减少。齿槽效应是由于永磁体和有槽电枢铁
永破材料制成咧柱体』１・沿Ｊ￡轴向进行亢磁，将克碰
后的永碰体和导髓体依次排列扯电机轴的外面．电机轴果Ｊ｛ｊ非导碱性材料。电机的蹴ｉ由回路为：永磁
为三类：电机的定位力，推力纹渡以厦ｅＬｉ０Ｌ运衍时的摩擦力．永磁电机的定位打是指电枢小埘电状态Ｆ．
永磁体产生的磁场分Ｂ４同电概铁心的脚浒＿嘲部作川
而产牛的推力，包括齿精力和端部力．是吧目【产生推力渡动的一个重要原田电机的推力垃波址ｍ于ｉ帽

毕业论文-数控机床用直线电机的设计与研究【范本模板】

河北工程大学毕业设计(论文）数控机床用直线电机的设计与研究学院（系）：专业班级:学生姓名：指导教师:摘要 (I)Abstract (V)第一章绪论 (1)1。

1 直线电机的发展 (1)1.2 直线电机在数控机床上应用的现状 (1)1。

3 直线电机的工作原理 (2)1。

4 本文的研究内容与意义 (3)1。

4.1 本文的主要研究内容 (3)1。

4.2 本文的研究意义 (3)1。

5 结语 (4)第二章直线电机的改进设计 (5)2.1 弹性支承直线电机结构分析 (5)2.2 现有直线电机的磁路分析及改进措施 (8)2.2。

1 磁性材料 (9)2。

2。

2磁路设计基本原理 (11)2。

2。

3磁路的简单计算 (14)2.3 改进型直线电机的结构设计与分析 (17)2.3.1 线圈及线圈骨架的设计 (18)2。

3.2骨架支承的设计和连接 (18)2.3。

3弹性支承的设计及刚度计算 (19)2.4 直线测速发电机的设计 (21)2.5 小结 (23)第三章直线电机的建模及仿真 (24)3。

1 直线电机在SOLIDWORKS软件中的建模 (24)3。

1.1 SolidWorks软件简介 (24)3.1.2 用SolidWorks软件进行建模 (24)3.2 对建立的模型在ADAMS软件中进行动作仿真 (31)3。

2。

1 ADAMS的简介 (31)3。

2.2 动作仿真过程 (31)第四章动态切削力和板状弹簧的有限元分析 (33)4.1 引言 (33)4.2 有限元软件ANSYS介绍 (33)4。

2。

1 ANSYS的模块介绍 (33)4。

2.2 ANSYS软件提供的分析类型 (35)4.2。

3 ANSYS计算分析的载荷 (36)4。

3 非圆车削动态切削力的有限元分析 (37)4。

3.1基于ANSYS的动态切削力分析 (37)4。

3.2 直线电机板状弹簧刚度的有限元分析 (37)第五章直线电机电磁场有限元分析 (41)5。

基于等效面电流法表面贴磁圆筒型永磁直线电机磁场研究

ＫｅｙｗｏｒｄｓＴｕｂｕｌａｒＰＭｌｉｎｅａｒｍｏｔｏｒｗｉｔｈｓｕｒｆａｃｅ — ｍｏｕｎｔｅｄｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔ；ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｓｕｒｆａｃｅｃｕｒｅｎｔｍｏｄｅｌ；ａｉｒ — ｇａｐｍａｇｎｅｔｉｃｉｅｆｌｄ
ｓｉｔｙａｎｄｅｉｃｆｉｅｎｃｙ．Ｔｈｅａｃｃｕｒａｔｅａｎａｌｙｔｉｃａｌｆｏｒｍｕｌａｓｆｏｒｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇａｉｒ — ｇａｐｍａｇｎｅｔｉｅｆｌｄｗｅｒｅｇｉｖｅｎｏｕｔｔｈｒｏｕｇｈｅｓｔａｂｌｉｓｈｉｎｇｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｓｕｒｆａｃｅｃｕｒｒｅｎｔｍｏｄｅ１．Ｔｈｅａｎａｌｙｔｉｃａｌｍｅｔｈｏｄｉｓ
爆晓扎
（ＥＸＰＬＯＳＩＯＮ — ＰＲＯＯＦＥＬＥＣＴＲＩＣＭＡＣＨＩＮＥ）
第４８卷２０１（３年总第５１期７４期）
基于等效面电流法表面贴磁圆筒型永磁直线电机磁场研究
ｔｏｒｗｉｔｈｓｕｒｆａｃｅ — ｍｏｕｎｔｅｄｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔ．ＩｔｈａｓｓｉｇｎｉｉｆｃａｎｔｉｎｌｆｕｅｎｃｅＯｆｔｈｅｔｈｒｕｓｔｆｏｒｃｅｄｅｎ。

径向充磁圆筒永磁直线同步电机磁场分析

p- m 2
z
p+ m 2
( 1)
- F0,
-
p+ m 2
z
-
p- m 2
m = ( 2n- 1) / p, n = 1, 2,
式中: p 为极距; m 为径向充磁磁极长度; 对永磁体
F0 = Br hm , Br 为径向磁通密度, r 为相对磁导率. r
磁势分布如图 2 所示.
图 1 径向充磁圆筒永磁直线电机磁场示意图 F ig . 1 T he tubular linear motor magnetic field wit h
mm 2
( m p)
由于气隙中没有电流, 故 divg rad = 2 = 0.
磁场属于轴对称问题, 标量磁位与坐标无
关, 气隙磁场中满足拉普拉斯方程:
2
( r, 2r
z)
+
1 r
(r, r
z)
+
2
( r, 2z
z)
=
0
( 3)
定解的边界条件为
R m, (Rm , z) = Fm
r=
( 4)
R s, (Rs , z) = 0
第 44 卷第 7 期 2010 年 7 月
上海交通大学学报
JOU RN AL O F SH AN GH A I JIA OT O N G U N IV ERSIT Y
文章编号: 1006- 2467( 2010) 07-0989- 05
V ol. 44 N o. 7 Jul . 2010
kmo = 1+ c ln 1 +
1 c
l-1 la
( 12)

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

圆筒型永磁同步直线电机本体设计与控制分析

ｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｔａｔｕｓｏｆｔｈｅｔｕｂｕｌａｒｌｉｎｅａｒｍｏｔｏｒｓ仃ｕｃｎｌｒｅｄｅｓｉｇｎｉｓａｎａｌｙｚｅｄ．
Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｔｈｅｏｒｙａｐｐｌｉｅｄｉｎｔｈｅｔｈｅｍｏｔｏｒ
பைடு நூலகம்
ｓｔｒｏｎｇｏｕｔｐｕｔ，ｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄａｎｄＳＯｏｎ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｉｓ，ｔｈｅｉｎｔｅｒｎａｌｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓａｎｄｂａｓｉｃ
ｓｔｍｃｔｌｌｒｅｏｆｔｈｅｔｕｂｕｌａｒｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｌｉｎｅａｒｍｏｔｏｒａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄａｎｄｔｈｅ
剿位腓者名
御先
哆《‰ 醐肌
年奎／‘ ．，
作¨）／
江摘本制电于分机种电通势筒圆绕机对量参文用相根相检确验关苏机过组不电中两关据测的键文策机Ｄ，此的控谐型筒等数关要Ｓ大本介的同机对种参圆算Ｐ程词是略进Ｐ所这，分制波直型参的软ｗ开学体绍选的永比控数筒法Ｍ中：在研行针种本类策含线永数最件波发硕结有择充磁了制，型验直江究研对圆文，略量电磁；佳形士工构限，磁体矢算为直Ａ证线／，苏（究的筒首并和机同针选使学设元对方宽量法硬线系电Ｂ具Ｄ检省Ｋ，圆型先且优气的步对择用位计理比式度控得、电采统机２构测自０分筒永介对缺隙内直电，空论的了和制到软机样可，０建电然８析型磁绍永点谐部线机最间文发在三特厚方的件算靠ａ２了压ｎ基２圆永直了磁，展电波各电种点度齿终法仿结矢性ｓ波ｏ８电现机绕，与真路构的。ｆ金）筒磁线圆同以含个机间确量形ｔ”机状电组有对直模的特相仿“型同电筒步及量参的距定算等的。磁的针比接型搭点关真自永步机型电介等数优，了法相资硬场绕对了推进建，软由磁直具永机绍关的化对一在助件分组性不力行提设件有参活直线有磁现控系选模比套Ｄ析系的同原相供计程限下电Ｓ数塞线电结直代制择型了永Ｐ中数使宽理关可了序元，路软，发电机构线以策进。反磁的、用度，参靠圆。理对系件验电机是简及略性行在同应气不厚分数的筒在论自统中证发在自单机传的用能优电隙同度动步析的参型搭，了由及进，磁充条两对考永建电动设由、的统多化机势直控活相行并密磁件种比，的机机计活出内的种变分大谐线制塞关编针、方下控，具同硬反的中塞力部控选量析体波电策式实程对反式电制有步件模应式能原制择的，结含机略发验推电对机方比一。平动的型该发力理策方优试构量的力动永的法了定机台势电平编可建注电强和略法化图已等结波势磁气的转上，发台写行立意发、基做。，探知参构动等体隙优速研硬进控动。了性、的动应本了然使索数优、波进磁缺究件行制机Ｐ，结机用相后反出前形行密，化点推意电Ｉ实算同中调电；分，力义路验法构中广关分ａ一提设时的ｎ节动针析谐利波。和，优特的泛，介析ｓ套下计在永ｏ算对：波动得化征关等总绍圆ｆ切，探参实磁ｔ法电针含等到和，键特结筒软实针讨数同，正控并部点永对型件可了。步位且。磁比直对行电这直置基电各线圆的机些线

圆筒型永磁直线同步电动机解析研究

初级。模型中ｚ轴为电机的轴向方向，ｒ电机的为
径向方向。根据电机的特点，提出以下假设 … ：（）铁磁材料没有饱和；１
析方法，结果造成很大的误差。为此，本文在合
理假定的基础上，建立了圆柱坐标系下圆简直线同步电机的物理模型，并推导出了相应的解析表
（）气隙磁场按行波磁场处理；４
（）５忽略０方向磁场的变化，各电流仅在０较大，磁路一般不饱和，假设（）１是合理的。永磁电机不同于感应电机，感应电机主要靠感应电流与气隙磁场作用来工作的，
维普资讯
圆筒型永磁直线同步电动机解析研究
马
超
张亚科
中图分类号：Ｔ３９４Ｍ５．
文献标识码：Ａ
文章编号：１１０￣Ｍ８２０）１０２－３（０８０ —ｏ４０
圆筒型永磁直线同步电动机解析研究
马超，张亚科
ｄｃｄｗｔｈｅｄｔｅｒｈｃｓｂｓｄｏｘｅｌｑａｉｎ．ＡｅｈｔｔｅａａｙｉａｅｕｔａｅｕｅｉｔｅｆｌｈｏｙｗｉｈｉａｅｎＭａｗｌＳｅｕｔｓｈｉ ’ ｏｔｆｒｔａ，ｈｎｔｌｒｓｌｌｃｓｒｇｖｎａｄｃｍｐｒｄｗｔｎｓｏＥＭｓｍｕａｉｎ，ａｄａｒｅｉａｈｏｈｒｗｅｌｅｉｉｇｔｅｆａｉｉｅｎｏａｅｉｏｅｆＦｉｌｔｈｏｎｇｅｄｗｔｅｃｔｅｌ，ｖｒｆｎｈｅｓ— ｈｙ

圆筒型无铁心永磁直线电机空载磁场解析计算

圆筒型无铁心永磁直线电机空载磁场解析计算董剑宁;陈艳龙;黄允凯;金龙【摘要】针对轴向充磁圆筒型无铁心永磁直线电机,提出一种在圆柱坐标系下基于磁荷法的空载磁场解析计算方法.利用该解析法对无铁心直线电机的空载磁场分布进行分析,得出空载磁场的轴向和径向磁场分布表达式,并结合电机结构参数,推导出电机的反电势和推力.之后分别采用该解析法和有限元法计算了某型号圆筒型无铁心永磁直线电机的空载磁场、反电势和推力.最后使用有限元法分析了负载电流对电机磁场的影响.结果表明,所提出的解析计算方法的结果与有限元结果非常接近,验证了该解析法的正确性；负载电流对永磁体表面处的电机磁场分布几乎无影响,体现了该种电机结构的优点.【期刊名称】《东南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2013(043)003【总页数】5页(P515-519)【关键词】永磁直线电机;磁荷法;圆筒型;无铁心【作者】董剑宁;陈艳龙;黄允凯;金龙【作者单位】东南大学电气工程学院,南京210096;东南大学电气工程学院,南京210096;东南大学电气工程学院,南京210096;东南大学电气工程学院,南京210096【正文语种】中文【中图分类】TM302直线电机无需借助机械齿轮、滚珠丝杠等转换装置即可实现直线运动,具有结构简单、动态性能好等优点,近年来在交通运输、伺服控制、建筑工程、医疗器械等领域获得越来越广泛的应用．高精度伺服应用要求永磁直线电机具有尽可能低的定位力矩和单边力矩．因此,采用无槽动子的圆筒形永磁直线电机成为此类应用的首选．这种电机定子永磁体分为表贴式和内嵌式2种:前者沿径向充磁,贴装在磁轭的表面;后者沿轴向充磁,嵌在铁心之间[1-2]．为进一步降低动子惯量以提高电机加速能力,可采用无铁心动子结构[3]．此时，为增强主磁场,定子一般采用Halbach阵列结构或内嵌式的聚磁结构[4]．文献[5]提出一种定、动子均无铁心的圆筒型无铁心永磁直线电机结构．其定子由轴向充磁的圆柱型永磁体组成,相邻永磁体充磁方向相反,且紧贴在一起,中间无铁磁性极靴．与普通的定子无铁心圆筒型直线电机相比,该电机对永磁磁通的利用率更高，对动子偏心的敏感度更低，运动过程中绕组电感变化更小,因而具有更高的效率和控制精度[6]．目前,这种结构的圆筒型无铁心永磁直线电机已在纳米级高精度伺服系统中获得应用[7],但国内外关于此种电机电磁场分析的文献较少．为准确分析直线电机的电磁场分布,优化电机设计,国内外学者提出了多种方法．其中最常用的是等效磁路法[8],该方法简单易用,但存在模型不准确的问题,在漏磁较大或磁路复杂时尤为严重．采用有限元法[9]可以对复杂边界、多种媒介以及非线性、饱和等问题进行有效处理,具有明显的优越性,但前处理和计算耗时较长,不适合在电机优化设计的迭代计算中使用,一般用于确定各项尺寸参数后的电磁性能核算．使用解析法计算电磁场可以克服上述2种方法的缺点,其特点是计算时间短,且不需要复杂的前处理,能直观地表述各项参数对磁场分布的影响,以便调整参数进行优化设计．但解析法不能考虑铁心磁导率的非线性,仅适用于磁路饱和程度低的场合．文献[1,10-11]均为解析法在直线电机电磁设计中的典型应用．本文所研究的圆筒型无铁心永磁直线电机定、动子上均无铁心,磁路线性且具有高度对称性,非常适合解析法的应用．本文首先在圆柱坐标系下采用磁荷模型计算出单个圆柱形永磁体的磁场分布,再应用叠加原理得到整个电机的气隙磁场分布．之后在空载磁场的基础上推导出电机反电势和推力表达式．最后通过有限元软件对解析计算结果进行验证,证明了该解析法的正确性．1 磁场计算1.1 磁荷模型在无电流的永磁体和空气区域,磁感应强度矢量B和磁场强度矢量H满足下式:×H=0, ·B=0(1)根据矢量场的亥姆霍兹定理,存在标量φm,使H=-φm(2)再将永磁体本构关系B=μ0(H+M)代入式(1)、(2)可得2φm=·M(3)式中,M为永磁体的磁化矢量．对式(3)中的拉普拉斯算子应用格林函数,可解得(4)式中,x为场点的位置矢量;x′为源点的位置矢量．M仅存在于永磁区域内,因在永磁区域表面M突变为0,式(4)需写为∮sds′式中,v′为永磁区域;s′为v′的表面;n为s′外法方向上的单位矢量．参考电荷模型,可假设在永磁体内存在体密度ρm=-·M,表面密度σm=M·n的磁荷．由此可推得,空气中x处的磁密为[12]∮sds′(6)1.2 空载磁场求解对于组成图1中圆筒型无铁心永磁直线电机定子的某个轴向充磁的圆柱形永磁体(见图2)而言,仅左右两个圆形底面上存在密度为M的磁荷．仅考虑右底面上的磁荷,由其引起的φm为(7)图2中,r为永磁体半径,ρ′,φ′为源区磁荷点的坐标,ρ,φ为场区点的坐标．对-1使用文献[13]中的积分变换,可得图1 圆筒型无铁心永磁直线电机结构图2 单个轴向充磁的圆柱形永磁体模型cos[m(φ-φ′)]Im(kρ<)Km(kρ>)(8)式中,Im,Km分别为第一类和第二类m阶虚宗量的贝塞尔函数;ρ>(ρ<)为ρ和ρ′中的较大(小)者．由磁场的轴对称性知,φm1与φ无关,为简化计算,可令φ=0．将式(8)代入式(7),有(9)式中,l为圆柱形永磁体的长度．由于其中二重积分的第2项为0,式(9)可简化为K0(kρ>)ρ′dρ′(10)利用虚宗量的贝塞尔函数的性质[14],对式(10)中的第2个积分进行处理,可得在ρ>r的区域(即空气)内,有(11)对其求梯度,可得到空气中磁通密度的径向和轴向分量分别为(12)同样可求出由永磁体的左底面上的磁荷引起的磁密分量为(13)由于磁路线性,可直接利用叠加原理,得到由n个永磁体组成的圆筒型无铁心永磁直线电机定子的空载磁密为(14)2 反电势与推力计算圆筒型无铁心永磁直线电机的动子绕组线圈轴对称地环绕在定子外,每相绕组由若干组线圈串/并联而成．图3为动子绕组示意图,其中Rco为线圈的外半径,Rci为其内半径,wc为每组线圈宽度．图3 动子绕组示意图根据法拉第电磁感应定律,动子沿Z轴作直线运动时,每根环形线圈内都会切割径向磁场感应出反电势．根据空载磁场计算结果推导出每根线圈内产生的反电势,再将同相线圈的反电势相加即可得到相反电势．但这样计算过程复杂,耗时长．为简化计算,可假设所有线圈均集中在平均半径处．如图3所示,设某组线圈轴线所在位置为z,则该组线圈区域内的径向磁密平均值为Bav(z)=Bρ(ρ,z)ρdρdz(15)该组线圈在该位置时的反电势为ec(z)=NcBavLavv=πNcBav(z)(Rco+Rci)v(16)式中,v为动子运动速度;Nc为该组线圈的串联匝数;Lav为每匝线圈的平均长度．将同相的每组线圈中的反电势相加,即可得到每相绕组反电势波形．动子上的推力是由电枢电流与空载磁场相互作用而产生的洛仑兹力．同样认为线圈集中在平均磁密处,可得一组线圈的推力为Fc(z)=πNcBav(z)i(z)(Rco+Rci)(17)将所有线圈组上的推力相加,即可得到总的动子推力．3 结果对比与分析使用以上解析模型分析了某型号圆筒型无铁心永磁直线电机,计算了其空载磁场、反电势和动子推力．该型号电机的主要参数如表1所示．表1 某型号圆筒形无铁心永磁直线电机主要参数系数数值永磁材料N42 永磁体对数p6 永磁体半径R/mm12．5 永磁体轴向长度l/mm45 剩磁密度Br/T1．33 线圈内半径Rci/mm13．25 线圈外半径Rco/mm20．25 绕组宽度wc/mm28 线圈组串联匝数Nc525为验证以上解析计算方法的正确性,建立了该电机的二维轴对称有限元模型,图4给出了有限元法计算出的空载磁场分布结果．图4 圆筒形无铁心永磁直线电机的磁场分布图5对比了ρ=13 mm处,空载磁密轴向分量和径向分量的有限元法和解析法计算结果．可看出随着轴向距离的增加,空载磁密呈周期性变化．受边端效应影响，边缘处磁密快速下降.解析法相对于有限元法的最大偏差出现在径向磁密最大的位置,但此时误差也在5%以内．出现偏差的主要原因是最大磁密处对应的实际磁化强度要低于解析模型中使用的剩余磁化强度．图5 ρ=13 mm处解析法与有限元法磁密计算结果对比图6给出了2种方法计算出的动子以1 m/s速度沿轴向运动时U相绕组中的反电势波形,可见2种计算方法所得结果非常接近,最大误差为7%．二者存在偏差的原因除磁化强度的偏差外还有解析模型中对线圈所作的平均化处理．图6 动子运动速度为1 m/s时U相绕组的反电势在绕组中通入有效值为1.3 A的三相对称电流,并使电流位于q轴上,得到如图7所示的动子推力曲线．由图可知，解析法与有限元法计算出的推力波形接近．解析法所得推力平均值为77.8 N,有限元法结果为79.0 N,两者偏差小于2%．图7 一个电周期内动子受力曲线图8对比了负载状态下,ρ=13 mm处,A相线圈电流达到幅值时对应极面下的磁密波形以及相同位置的空载磁密波形．2种波形均由有限元分析得到．由图可见,2种波形非常接近,这说明负载电流对电机磁场的影响非常小,这也是该种电机的优点之一．图8 空载与负载时一个极面下的磁密波形4 结语本文应用磁荷法在圆柱坐标系下导出了圆筒型无铁心永磁直线电机的空载磁场解析计算模型,给出了空载磁场轴向和径向分量的解析公式．在此基础上,对线圈区域进行平均化处理,求出电机相反电势和推力的解析公式．之后利用此解析方法分析了某型号圆筒型无铁心永磁直线电机,所得结果与有限元法所得结果进行了对比,验证了解析法的正确性．本文所提出的解析计算方法适用于该种电机的电磁设计,对于其他永磁直线电机的理论分析也有参考价值．参考文献 (References)[1]赵镜红,张晓峰,张俊洪.圆筒永磁直线同步电机磁场和推力分析[J].电机与控制学报,2010,14(1):12-17.Zhao Jinghong,Zhang Xiaofeng,Zhang Junhong.Field and thrust analysis of tubular permanent magnet linear synchronous motor[J].Electrical Machines and Control,2010,14(1): 12-17.(in Chinese)[2]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:天津大学电气与自动化工程学院,2008.[3]刘晓.空心式永磁直线伺服电机及其驱动控制系统研究[D].杭州:浙江大学电气工程学院,2008.[4]Trumper D,Kim W,Williams M.Design and analysis framework for linear permanent magnet machines[J].IEEE Transactions on Industry Applications,1996,32(2): 371-379.[5]Ishiyama N.Linear motor equipped with a stator which is easily assembled: US,6040642[P].2000.[6]Suzuki A,Yoshida T.Position detection for shaft-type linear motor by measurement of shaft surface magnetic flux[C]//Proceedings ofInternational Conference on Electrical Machines andSystems.Tokyo,Japan,2009: 5382917-01-06.[7]Nippon Pulse Ltd.Linear shaft motor—nippon pulse[EB/OL].(2011-08-09) [2012-09-06]..[8]Mizuno T,Yamada H.Magnetic circuit analysis of a linear synchronous motor with permanent magnets[J].IEEE Transactions onMagnetics,1992,28(5): 3027-3029.[9]Tomczuk B,Schroder G,Waindok A.Finite-element analysis of magnetic field and electromechanical parameters calculation for a slotted permanent-magnet tubular linear motor[J].IEEE Transactions on Magnetics,2007,43(7): 3229-3236.[10]Wang J,Howe D,Jewell G.Analysis and design optimization of an improved axially magnetized tubular permanent-magnet machine[J].IEEE Transactions on Energy Conversion,2004,19(2): 289-295.[11]王淑红,熊光煜.新型筒型永磁动圈式直线电动机气隙磁场解析分析[J].电工技术学报,2007,22(5): 41-46.Wang Shuhong,Xiong Guangyu.Analysis of air gap field in a new tubular linear PM motor with moving coil[J].Transactions of China Electrotechnical Society,2007,22(5): 41-46.(in Chinese)[12]Furlani E.Permanent magnet and electromechanical devices[M].New York: Academic Press,2001.[13]胡嗣柱,倪光炯.数学物理方法[M].上海:复旦大学出版社,1989.[14]Olver F,Lozier D,Boisvert R,et al.NIST handbook of mathematicalfunctions[M].New York: Cambridge University Press,2010.。

圆筒型无铁心永磁直线电机空载磁场解析计算

ｂｕｌａｒｉｒｏｎｌｅｓｓｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｌｉｎｅａｒｍｏｔｏｒ（ＴＩＰＭＬＭ）ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｍａｇｎｅｔｉｃｃｈａｒｇｅｍｅｔｈｏｄｉｎ
ｉｆｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ（ＦＥＭ），ｓｅｐｒａａｔｅｌｙ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｈｅｔｅｆｆｅｃｔｏｆｌｏａｄｃｕｒｒｅｎｔｏｎｈｅｔｍａｇｎｅｔｉｃｉｆｅｌｄ
限元结果非常接近，验证了该解析法的正确性；负载电流对永磁体表面处的电机磁场分布几乎无
影响，体现了该种电机结构的优点．
关键词：永磁直线电机；磁荷法；圆筒型；无铁心中图分类号：ＴＭ３０２文献标志码：Ａ文章编号：１００１— ０５０５（２０１３）０３－０５１５０５－
ｔｈｒｕｓｔｆｏｒｃｅｏｆａＴＩＰＭＬＭｒｅａｃａｌｃｕｌａｔｅｄｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｅｔｈｏｄｎｄａｈｅｔ
董剑宁陈艳龙黄允凯金龙
（东南大学电气工程学院，南京２１００９６）
摘要：针对轴向充磁圆筒型无铁心永磁直线电机，提出一种在圆柱坐标系下基于磁荷法的空载磁场解析计算方法．利用该解析法对无铁心直线电机的空载磁场分布进行分析，得出空载磁场的轴向和径向磁场分布表达式，并结合电机结构参数，推导出电机的反电势和推力．之后分别采用该解析法和有限元法计算了某型号圆筒型无铁心永磁直线电机的空载磁场、反电势和推力．最后使用有限元法分析了负载电流对电机磁场的影响．结果表明，所提出的解析计算方法的结果与有

圆筒型永磁同步直线电机大行程无过冲纳米定位驱动

关键词：圆筒型永磁同步直线电机；变系数Ｐ控制算法；无过冲驱动；Ｉ纳米定位中图分类号：ＴＭ３９４５．文献标志码：Ａ
ＬａｇａｅｎｇａｐｏｉｉｎｉｔｔｏｉｈｏｔＯｖｒｈｏｔｎｇｒｅＴｒｖｌＲａｅＮｎｏｓｔｏｎｇＡｃｕａｉｎｗｔｕｅｓｏｉｆｒＴｕｂａｒａｎａｎｅｏｕｌｒＰｅｍｎｅｔＭｇｔＳｙｎｃｏｎｏｕｓＬｉｈｒｎｅａｒＭｏｔｏｒ
Ａｂｓｒｃ：Ｔｏｒｄｃｌｃｒｍａｎｔｃｄｓｕｂａｃｆｎｐｓｔｏｉｇｃｕｅｙｄｒｃｃｕｔｏｆｃｌｄｉａｔａｔｅｕｅｅｅｔｏｇｅｉｉｔｒｎｅｏｎａｏｏｉｉｎｎａｓｄｂｉｅｔａｔａｉｎｏｙｉｒｃｌｎ
第２８卷
第１期
应
用
科
学
学
报
Ｖ＿１８ＮＯ．１０．２
Ｊｎ．００ａ２１
２０１０１年月
ＪＵＲＮＡＬＯＦＰＰＬＩＯＡＥＤＣＩＳＥＮＣＥＳ — ＥｌｃｒｎｉｓａｎｏｒａｉｎＥｎｉｅｒｎｅｔｏｃｎｄＩｆｍｔｏｇｎｔｎｇｏｔｏｌｏｉｈｔａｉｂｅｃｅｃｅｔｓｓｕｉｄ，ｗｈｃｈａｇｓｄｎｍｉａｉｉｎｎｖｒｈｏｉ，ａＰＩｃｎｒｌａｇｒｔｍｗｉｈｖｒａｌｏｆｉｎｓｉｔｄｅｉｉｈｃｎｅｙａｃｌ

圆筒型直线感应电动机特性研究

ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｔｈｎｕｎｅｆｓｃｎａｙｔｃｎｓｎｒｍａｒｎｃｒｔｒａｒｎａｙｅｎｌｎ — ｅｉｆｅｃｓｏｅｏｄｒｈｉｋｅｓａｄｐｌｉｒｉｏｏｅｍａｅｌａｅａｌｚｄｏｉｅｙｉａｎｃｉｎｍｏｏｎｔｅｐｐｒｗｈｃｒｖｄｓｔｅｃｖｓｂｅｗｅｎｓｃｎｒｈｃｎｓｎｈｕｔｎｒｉｄｕｔｏｔｒｉｈａｅｉｈｐｏｉｅｈｕｒｅｔｅｅｏｄａｔｉｋｅｓａｄｔｒｓ，ａｄｙｔｅｔｒｓｎｔｅｃｎｉｉｎｏｆｅｅｔｐｍａｙｍａｅａｓｈｈｔｏｈｏｄｔｏｆｄｉｒｎｒｒｔｒｌ．Ｔｈｅｕｔｆｓｍｕｌｔｏｎｅｔｓｏｔｅｍａ — ｕｆｉｉｅｒｓｌｓｏｉａｉｎａｄｔｓｈｗｈｇ
刘朝辉，上官璇峰，刘豪，张丽娟
（河南理工大学电气工程学院，焦作４４０）５０３
摘要：针对不同初级材料与次级厚度对直线感应电动机性能的影响进行了分析，研究给出了
次级厚度与推力的关系曲线和不同初级铁芯材料下电动机推力曲线。仿真和实验结果表明：初
强Ｊ。因此对圆筒型直线电机的研究尤为重要。推力是直线感应电机的重要性能指标Ｊ。在直线
直线感应电机的性能起着重要的作用Ｊ．同样，初级铁心不同的导磁材料对电机的出力也起到极为重要的影响。本文对圆筒型直线感应电机不同的次级材料和厚度及初级不同导磁材料对力的影响进行比较，同时也对次级导体中磁通的渗透深度及集肤效应进行分析。

直驱波浪发电用圆筒型永磁直线电机的磁阻力最小化分析

Ｖｏ１．４７．Ｎｏ．１
Ｊａｎ．２０１４
直驱波浪发电用圆筒型永磁直线电机的磁阻力最小化分析
张静，余海涛，陈琦，胡敏强，黄磊
（１．东南大学电气工程学院，南京２１００９６；２．金陵科技学院机电工程学院，南京２１１１６９）
பைடு நூலகம்
摘
要：圆筒型永磁直线发电机（ＴＰＭＬＧ）广泛应用于直驱式波浪能发电装置中以提能量转化效率，但由边端力、齿
槽力等引起的磁阻力波动是影响永磁直线发电机运动性能及整个能量装置稳定性的主要因素。首先运用傅里叶级数与数值分析相结合的方法对ＴＰＭＬＧ边端力进行分析，提出优化动子长度降低边端力的原理与方法；其次，在旋转
ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ，ｂｕｔｄｅｔｅｎｔｆｏｒｃｅｉｐｒｐｌｅｓｕｃｈａｓｅｎｄｅｆｆｅｃｔｆｏｒｃｅ，ｃｏｇｇｉｎｇｆｏｒｃｅｉｓｔｈｅｋｅｙｆａｃｔｏｒｗｈｉｃｈａｆｆｅｃｔｅｄｔｈｅ
ＺＨＡＮＧＪｉｎｇ，ＹＵＨａｉｔａｏ，ＣＨＥＮＱｉ，ＨＵＭｉｎｑｉａｎｇ，ＨＵＡＮＧＬｅｉ（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９６，Ｃｈｉｎａ；

圆筒型直线电机产品参数与应用

圆筒型直线电机也称为笔式直线电机或者管状直线电机，圆筒型直线电机通常具备伸缩、升降功能，又称为直线推杆电机，直线推杆电机又名线性推杆，产品广泛应用于飞机、轮船、豪华汽车座的靠背升降及按摩椅，按摩床，消防器材，医疗器材，家具等设备中，起到推拉伸缩的作用。

并且它的安装不受地形、距离限制。

通常为了更好的满足需求，采用定制技术参数服务，例如圆筒型直线电机的推力行程、规格直径、输出转速、功率、电压、电流、丝杠、驱动电机、减速齿轮结构、噪音、适用环境温度等参数技术以及性能特点是定制而成；圆筒型直线电机产品参数：产品名称：同轴式圆筒型直线推杆电机产品分类：直线电机电流范围：按需定制电压范围：12 -24VDC频率：2400PPS行程：按需定制时间：0.2-1.5S推力：按需定制输入速度:按需定制工作温度：-20°C-+ 85°C噪音：稳定后低于50db产品名称：6MM圆筒型直线电机产品分类：直线电机电压：可定制主轴长度：41.2mm最大进给速度：15mm / s最大压合力：10N径向间隙：最大0.12mm，5mm（距离法兰）最大连续输入转速：1563rpm温度范围：-15……+ 80℃噪音：稳定后低于42db（10cm距离）产品名称：8MM圆筒型直线电机产品分类：直线电机电压：可定制主轴长度：50.3mm最大进给速度：15mm / s压入配合的最大力：25N径向间隙：最大0.08mm最大连续输入转速：2083rpm温度范围：-15……+ 80℃噪音：稳定后低于42db（10cm距离）16MM圆筒型直线电机产品分类：直线电机电压：可定制主轴长度：102mm最大进给速度：37mm / s压入配合的最大力：500N径向间隙：最大0.08mm最大连续输入转速：1875rpm温度范围：-15……+ 80℃噪音：稳定后低于42db（10cm距离）22MM圆筒型直线电机产品分类：直线电机电压：可定制主轴长度：150mm最大进给速度：35mm / s压入配合的最大力：550N径向间隙：最大0.05mm最大连续输入转速：1875rpm温度范围：-15……+ 80℃噪音：稳定后低于42db（10cm距离）32MM圆筒型直线电机产品分类：直线电机电压：可定制主轴长度：200mm最大进给速度：72mm / s压入配合的最大力：2700N径向间隙：最大0.05mm最大连续输入转速：1875rpm温度范围：-15……+ 80℃噪音：稳定后低于42db（10cm距离）38mm圆筒型直线电机产品分类：直线电机外径：38mm电压范围：12 -24VDC材质：按需定制频率：2400PPS行程：按需定制时间：0.2-1.5S推力：按需定制输入速度:≤15000rpm工作温度：-20°C -+ 85°C40mm圆筒型直线电机产品分类：直线电机电流范围：按需定制电压范围：12 -24VDC频率：2400PPS行程：按需定制时间：0.2-1.5S推力：按需定制输入速度:按需定制工作温度：-20°C-+ 85°C 噪音：稳定后低于50db42mm圆筒型直线电机产品分类：直线电机电流范围：按需定制电压范围：12 -24VDC频率：2400PPS行程：按需定制时间：0.2-1.5S推力：按需定制输入速度:按需定制工作温度：-20°C-+ 85°C噪音：稳定后低于50db圆筒型直线电机主要应用于三个方面：一、是应用于自动控制系统，这类应用场合比较多；二、其次是作为长期连续运行的驱动电机；三、是应用在需要短时间、短距离内提供巨大的直线运动能的装置中。

减小圆筒型永磁直线同步电动机推力波动的有限元研究

制方面人手，理的控制策略能有效削除电源中的合高次谐波；佳的结构尺寸配合能有效地减小齿槽最效应力和端部效应的影响。本文所研究的对象是短次级、长初级结构的圆筒型永磁直线同步电动机，比之下，相齿槽效应力对
ｌｔｔｎｗｉｉｃｌｌｅｙｆｔｅｅｔｍｅｄＦＭ）ｈａｌｅｅｕｔｐｏｅｅｅｔｅｆｔｅｆｃａｉｈｃａｕａｄｂｉｉｌｍｎｔｏ（Ｅ．Ｔｅｃｌｕａｄｒｓｌｒｖｆｃｖｏｈｕｕｏｈｓｃｔｎｅｅｈｃｔｓｆｉｒ
国家自然科学基金资助项目（编号：０７０３６４４４）河南省自然科学基金资助项目（编号：２６５００１０００）１
响很小，特别当极数大于６时，其影响常常可以忽
略。在圆筒型永磁直线同步电动机中，槽效应成齿为影响其推力波动的重要因素，于图２见。从图中看出，于磁阻力的影响，态推力的波形严重由静
ｍｏｏｔｒ，ｔｅｐｐｒｐｅｅｔｍｅｈｄｏｈｎｉｇｔｅｓａｅｏｅｏｄｒｅａｅｔｍａｎｔｔｅｃｔｅｔｒｓｈａｅｒｓｎｓａｔｏｆｃａｇｎｈｈｐｆｓｃｎａｙｐｒｎｎｇｅｏｒｄｕｅｈｈｕｔｍ
出发，出了改变次级永磁体形状的想法。通过有提

低速大力矩圆筒永磁直线电机齿槽力优化

０引言
近年来，永磁直线同步电机（ＭＩＭ）ＰＳ以其具有推力大，损耗低，能量密度高，效率和功率因数较
心相互作用产生的，它存在于任何有槽的永磁电
机中。
不少文献对永磁直线同步电机的齿槽力进行了分析Ｌ，并得到了具有理论与实践意义的结果，１』比如通过移极，斜极，调整永磁体或者磁钢的宽度，
摘
要：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。
ＰｅｍａｅａｎｔＬｉｅｒＭｏｏｒｎｎｔＭｇｅｎａｔｒ
ＣＨＥＮｅｂａＷｉｏ，ＦＡＮｅｚｉＣｈｎｇｈ，ＹＥＹｕｎｕｙｅ
（ｏｌｅｏｌｔｃｌｎｉｅｎ，ｈｊｎｎｖｒｔ，ａｇｈｕ３０２，ｈｎ）ＣｌｇＥｅｒａＥｇｎｒｇＺｅａｇＵｉｓｙＨｎｚｏ０７ｃｉｅｆｃｉｅｉｉｅｉ１ａ
ｂｙ２Ｄｎｔｌｍｅｎｌｓｓａｄｔｅｔｏｕｉｇｕｎｔｉｆｉｅｅｅｎｔａａｙｉｎｈｅｔｓｆｐｍｐｎｉ．Ｋｅｒｙｗｏｄｓ：ｐｒａｅｔｍａｎｅｉｅｒｍｏｏ；ｃｇｉｇｆｒｅ；ｔｂｕａ；２Ｄｎｔｌｍｅｎｌｓｓｅｍｎｎｇｔｌａｔｒｏｇｎｏｃｎｕｌｒｆｉｅｅｎｔａａｙｉｉｅ

基于遗传算法圆筒型直线感应电机的优化设计

酗
理论与设计
基于遗传算法圆筒型直线感应电机的优化设计
康燕琴上官璇峰肖家乐
河南理工大学（５０３）４４０
ＯｐｉａｓｇｆＴｕｕｌｒＬｉｅｒＩｕｔｏｏｏｓｄｏｎｔｃＡｌｏｉｈｍｔｍｌＤｅｉｎｏｂａｎａｎｄｃｉｎＭｔｒＢａｅｎＧｅｅｉｇｒｔ
由原电机给出的数据，用软件ＭＡＴＬ对运ＡＢ
电机的特性进行计算，由于边端效应产生的有效
推力很小，中心区２号钢次级产生的推力相比与０
ＱｕｌｙｆｃｒＯｔｌｅｉｎａｉｔｐｉｓｔａｏｍａｄｇ
可以忽略不计，所以有时候在精度要求不高的情
况下，等效电路中可以不考虑纵向边端效应。当不考虑端部效应时，以用解析法寻求对可应于ｓｌ＝时有最大推力的品质因数可表示为：
，．
圆筒型直线感应电动机具有结构简单、制造
方便、运行速度易于调节和控制等优点，使用场
合不断扩大。与旋转电机相比，没有形成系列它
ｂｏｓｒｃｉｅｄｔ．Ｔｈｕｌｔａｔｒｗａｓｄａｙｃｎｔｕｔｖａａｅｑａｉｆｃｏｓｕｅｓａｙｇｉｅｉｅｔｖｌａｅｔｅｌｅｒｉｄｃｉｎｍｏｏｉｈｕｄｌｏｅａｕｔｈｉａｎｕｔｔｒｗｈｌｔｅｎｎｏｅ
要使它在起动时有最大的推力，而又使推力／输

圆筒型混合式直线步进电机设计与分析

圆筒型混合式直线步进电机设计与分析
直线电机作为新型的动力装置,相比于传统的“旋转电机+滚珠丝杠”的传动方式,不仅取消了机械传动链带来的不良影响,还具有结构简单、反应速度快、系统效率高等优点,越来越受到人们的广泛关注。

本文针对应用于闸机门的驱动装置,需要研究开发一种圆筒型混合式直线步进电机。

以门控系统为应用对象,在电机结构及其优化分析、气隙和相位误差对推力的影响、及动定子齿宽齿距一致时不同齿宽齿距比谐波抑制等这些方面进行了研究。

文章主要针对圆筒型混合式直线步进电机的研究与分析展开工作,主要包括以下几个方面:首先,详细介绍了圆筒型混合式直线步进电机的结构特点及其工作原理。

根据圆筒型混合式直线步进电机的结构特性,分析了该电机的气隙磁导计算方法,并推导了该电机的数学方程。

其次,在结合磁路法以及有限元法的基础上,对圆筒型混合式直线步进电机各种重要的参数进行优化分析,得到了相应的优化参数;得到了圆筒型混合式直线步进电机设计的基本方法。

最后,结合圆筒型混合式直线步进电机在实际工作环境中运行时,所能受到的影响因素,如气隙不均匀、相位误差和控制绕组断电时定位误差等,对其进行仿真分析。

通过本文的研究与分析为以后的圆筒型混合式直线电机理论设计提供一定的理论指导。

圆筒型双定子直线电动机特性分析

（ｌｔｍｃａｉａＥｇｎｅｎｏｅｅａｙｎｓｔｔｆｅｈｏｙａｙｎ７００ＥｅｒｅｈｎｌｎｉｒｇＣｌｇ，ＮｎａｇＩｔｕｅｏＴｃｎｌ，Ｎｎａｇ４３０，Ｃｉａｃｏｃｅｉｌｎｉｄｇｈｎ）
ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ａｇｉｓｏｔｅｃｍｍｏｙｉｄｉａｉａｔｒｃｎｇｎｒｔａ‘ ｏｃｎａｕｉｖｌａｎｔｔｈｏｎｃｌｎｒｃｌｌｎｅｒｍｏｏａｅｅａｅｌｒｅｆｒｅｉｎｔｏｕｍｅ，ｇａｎｗｙｅｏｏｂｅｓａｏｉｅｒｍｏｏｓｄｓｇｅｅｔｐｆｄｕｌ —ｔｔｒｌｎａｔｒｉｅｉｎｄ．Ｔｈｈｒｃｅｆｔｅｎｗｉｅｒｍｏｏｓａａｙｅｙｅｃａａｔｒｏｈｅｌｎａｔｒｉｎｌｚｄｂ
来分析电机的特性Ｊ。
结构比较简单，单位体积产生的推力不大。为了提高其单位体积的推力，有效利用电机的结构空
问，设计了圆筒型双定子直线电机，如图１示。所
为了简化计算过程，在不影响计算结论的前
ｌｎａｔｒｉｈａｉｅＴｈｉｎａｙｉｔｄｉｒｖｄｔａｔｉｏｒｃｎｅｓｂｅｂａｕｎｉｅｒｍｏｏｎｔｅｓｍｅｓｚ．ｓａｌｓｓｍｅｈｏｓｐｏｅｈｔｉｓｃｒｅｔａｄｆａｉｌｙｍｅｓｒｇｉ
ＣｈａａｔｒｓｉｒｃｅｉｔｃＡｎａｙｉｆＣｙｌｉｃｌＤｏｌ－ｔｔｎａｎｌｓｓｏｉｎｄｒａｕｂｅｓａｏｒＬｉｅｒＩｄｕｃｉｏｏｒｔｏｎＭｔ