改進(jìn)式Halbach磁體結(jié)構(gòu)直線電機(jī)設(shè)計(jì)與

為滿足人們生活、生產(chǎn)需要,電梯已成為多層建筑中不可缺少的運(yùn)輸工具.本文所研究的直線電機(jī)只適用于小型載貨電梯,其在節(jié)省空間和控制噪音等方面都有很大的優(yōu)勢(shì).

為了實(shí)現(xiàn)具有高可靠性的短行程高頻往復(fù)運(yùn)動(dòng),提出一種動(dòng)磁式橫向磁通直線振蕩電機(jī).該電機(jī)由單相電源驅(qū)動(dòng),鐵芯疊裝方式與普通旋轉(zhuǎn)電機(jī)相同,具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊,動(dòng)子質(zhì)量輕,加工難度小,力特性好等優(yōu)點(diǎn),適合用于人工心臟、泵、壓縮機(jī)等領(lǐng)域.針對(duì)該電機(jī)運(yùn)行特點(diǎn),建立電機(jī)等效數(shù)學(xué)模型,推導(dǎo)電磁推力的計(jì)算公式與系統(tǒng)的諧振頻率,采用三維有限元模型確定電機(jī)內(nèi)外定子和永磁體的設(shè)計(jì)依據(jù),提出測(cè)試方法,并測(cè)得樣機(jī)的靜態(tài)電磁推力與諧振頻率特性.結(jié)果表明,電機(jī)在等效機(jī)械諧振點(diǎn)運(yùn)行時(shí)獲得較高的效率且推力與繞組電流成正比.

直線電機(jī)

直線感應(yīng)電機(jī)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)在自動(dòng)門(mén)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。本文設(shè)計(jì)出一種自動(dòng)門(mén)用的直線感應(yīng)電機(jī),并進(jìn)行了有限元軟件的電磁場(chǎng)仿真和運(yùn)動(dòng)仿真,將電磁設(shè)計(jì)結(jié)果與仿真結(jié)果進(jìn)行比較,兩者相吻合。從而驗(yàn)證,該直線電機(jī)電磁設(shè)計(jì)具有可行性。

針對(duì)傳統(tǒng)直線式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)在運(yùn)行時(shí),往往會(huì)繼承開(kāi)關(guān)磁阻旋轉(zhuǎn)電機(jī)的不良特性,推力脈動(dòng)大,噪聲等問(wèn)題.為優(yōu)化直線式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)運(yùn)行特性,精確計(jì)算直線電機(jī)運(yùn)行電磁參數(shù),筆者改進(jìn)并設(shè)計(jì)了一種永磁式開(kāi)關(guān)磁阻直線電機(jī),并采用許-克變換法對(duì)其磁場(chǎng)分布進(jìn)行公式推導(dǎo),在此基礎(chǔ)上利用麥克斯韋應(yīng)力張量法計(jì)算基于磁場(chǎng)分布的電磁推力,并與有限元法得出的結(jié)果進(jìn)行比較,證明所用計(jì)算方法正確可靠,同時(shí)具有較高精度.許-克變換法可為直線電機(jī)的設(shè)計(jì)以及運(yùn)行過(guò)程解析計(jì)算提供可靠的工具.

為研制用于驅(qū)動(dòng)大流量伺服比例閥先導(dǎo)級(jí)的高響應(yīng)電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器,提出采用異型永久磁鐵勵(lì)磁的動(dòng)圈式直線電機(jī)(movingcoillinearmotor,mcla)結(jié)構(gòu)方案,給出設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,采用有限元計(jì)算方法分析磁路特征,計(jì)算結(jié)果表明,采用異型永久磁鐵較規(guī)則形狀可提高驅(qū)動(dòng)力7%以上。在此基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了驅(qū)動(dòng)大流量伺服比例閥先導(dǎo)級(jí)的動(dòng)圈式直線電機(jī),并制造出樣機(jī),建立了測(cè)試系統(tǒng),對(duì)樣機(jī)的動(dòng)靜態(tài)特性進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試,試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了設(shè)計(jì)計(jì)算的正確性,試驗(yàn)結(jié)果表明所研制的樣機(jī)性能可以滿足高響應(yīng)大流量伺服比例閥先導(dǎo)級(jí)驅(qū)動(dòng)要求。

本文是利用ve理論改進(jìn)電機(jī)設(shè)計(jì),在文中對(duì)ve技術(shù)的應(yīng)用作了較為詳細(xì)的論述,對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行了功能分析及功能評(píng)價(jià),在求作功能評(píng)價(jià)系數(shù)時(shí),由四位專(zhuān)家及本人聯(lián)合打分,保證了功能評(píng)價(jià)的可靠度。在進(jìn)行功能評(píng)價(jià)時(shí),采用了歸一打分法,在對(duì)產(chǎn)品各組成部分進(jìn)行了詳盡的分析并確定無(wú)不足功能后,運(yùn)用最合適區(qū)域法選擇了最終改進(jìn)對(duì)象。最后進(jìn)行了方案創(chuàng)造,通過(guò)技術(shù)及經(jīng)濟(jì)兩方面的評(píng)價(jià)后,選出了最終改進(jìn)方案。

TMCA無(wú)鐵芯U型槽直線電機(jī)

目前在各大油田采油廠的生產(chǎn)中,管、桿偏磨成為一個(gè)不容忽視的問(wèn)題,直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)潛油無(wú)桿泵的應(yīng)用則可以有效解決這一問(wèn)題。直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)潛油無(wú)桿泵是把潛油直線電機(jī)與動(dòng)筒式抽油泵結(jié)合為一體的無(wú)桿采油系統(tǒng),潛油直線電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)抽油泵,取消了機(jī)械傳動(dòng)部分,減少了功率損耗。潛油直線電機(jī)采用永磁同步直線電機(jī),功率因數(shù)高,勵(lì)磁電流小。抽油泵為上行程時(shí)吸液,下行程時(shí)排液的工作方式的新型動(dòng)筒式抽油泵,適合潛油直線電機(jī)位于抽油泵下方的工作方式。

研究了直線電機(jī)動(dòng)子線圈排布對(duì)電流響應(yīng)的影響及其位置控制。由于直線電機(jī)的特殊結(jié)構(gòu),動(dòng)子中線圈排布與旋轉(zhuǎn)電機(jī)大不相同,直線電機(jī)中與線圈排布相關(guān)的阻抗不對(duì)稱(chēng)因素更明顯。利用電感理論計(jì)算得到的自感和互感,對(duì)阻抗不對(duì)稱(chēng)因素的影響做了仿真分析,優(yōu)化了線圈排布,改善了阻抗不對(duì)稱(chēng)性和電流響應(yīng)性能。

分析了直線電機(jī)輪軌交通系統(tǒng)車(chē)輛與軌道結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),針對(duì)廣州地鐵4號(hào)線車(chē)軌系統(tǒng)的特征,建立了其動(dòng)態(tài)曲線通過(guò)模型。通過(guò)仿真計(jì)算得到了曲線半徑、超高以及行車(chē)速度對(duì)車(chē)輛曲線通過(guò)時(shí)動(dòng)力特性的影響規(guī)律。通過(guò)此項(xiàng)研究,為進(jìn)一步探討直線電機(jī)車(chē)輛曲線通過(guò)動(dòng)力特性、優(yōu)化線路設(shè)計(jì)參數(shù)以及軌道的養(yǎng)護(hù)維修工作打下了良好的基礎(chǔ)。

以降低加工難度與優(yōu)化氣隙磁通密度為目標(biāo),設(shè)計(jì)了表貼式極間隔斷halbach型磁鋼的永磁同步電機(jī),系統(tǒng)分析了極間隔斷halbach型磁鋼參數(shù)對(duì)氣隙磁通密度波形的影響。針對(duì)該類(lèi)磁鋼的參數(shù),即磁鋼極角和充磁夾角對(duì)基波幅值和正弦性畸變率都有影響的特點(diǎn),提出了對(duì)磁鋼參數(shù)進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化的方法,設(shè)計(jì)了以獲得基波幅值極大值與正弦性畸變率極小值為多目標(biāo)的混合全局優(yōu)化算法,在此基礎(chǔ)上,提出了最佳極間隔斷halbach型磁鋼參數(shù)的選擇方法。仿真與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了優(yōu)化結(jié)果選擇方法的正確性,進(jìn)一步驗(yàn)證了極間隔斷halbach型磁鋼性能的優(yōu)越性。

詳細(xì)介紹了直線電機(jī)軌道交通牽引系統(tǒng)的研究方法、技術(shù)方案與綜合試驗(yàn),通過(guò)試驗(yàn)結(jié)果及與進(jìn)口產(chǎn)品的對(duì)比分析,證明了研究方法與技術(shù)方案的可行性。從研究數(shù)據(jù)可以看出,在相同的工況下,國(guó)產(chǎn)化牽引系統(tǒng)的牽引性能、制動(dòng)性能均與進(jìn)口設(shè)備相當(dāng),國(guó)產(chǎn)化的牽引系統(tǒng)具備了全面代替進(jìn)口系統(tǒng)的能力。

介紹了我國(guó)城市快速發(fā)展及軌道交通規(guī)劃實(shí)施情況,論述了直線電機(jī)的發(fā)明、特點(diǎn)及分類(lèi)。針對(duì)某城市軌道交通規(guī)劃及地面構(gòu)筑物特點(diǎn),選用直線電機(jī)地鐵系統(tǒng)得到較好效果。研究分析了直線電機(jī)地鐵的優(yōu)缺點(diǎn),并提出了建設(shè)性意見(jiàn)。

本文通過(guò)分析變頻器驅(qū)動(dòng)對(duì)于潛水電機(jī)性能的作用,探究了變頻噴泉泵用潛水電機(jī)在電磁設(shè)計(jì)、絕緣設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面的對(duì)策.

從電磁設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、絕緣設(shè)計(jì)等幾方面簡(jiǎn)要介紹了全封閉直流電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)特點(diǎn),目的在于保證全封閉直流電動(dòng)機(jī)在拖動(dòng)負(fù)載的情況下,如何有效控制直流電機(jī)溫升、提高電機(jī)效率;并分析了在惡劣的條件下如何保證電機(jī)的可靠性。

著重介紹了直聯(lián)式礦井提升用直流電機(jī)占地面積小、安裝和檢修維護(hù)方便等特點(diǎn),特別是對(duì)電機(jī)的電磁參數(shù)、繞組形式、絕緣結(jié)構(gòu)、錐套聯(lián)接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),以及裝拆方式等進(jìn)行了詳細(xì)介紹。現(xiàn)該類(lèi)大型直聯(lián)式礦井提升直流電機(jī)已廣泛應(yīng)用于各大煤礦,運(yùn)行狀況良好。

介紹直線電機(jī)工作原理,闡述了與直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)相比傳統(tǒng)滾珠絲杠副傳動(dòng)方式的優(yōu)勢(shì)。介紹直線電機(jī)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)技術(shù)在高速龍門(mén)五軸加工中心的應(yīng)用實(shí)例,提出使用直線電機(jī)存在的幾點(diǎn)問(wèn)題,指出直線電機(jī)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)技術(shù)將是高速數(shù)控機(jī)床未來(lái)發(fā)展的方向。

介紹了直線電機(jī)工作原理和直線電機(jī)電動(dòng)車(chē)特點(diǎn),以及日本利用直線電機(jī)的地鐵和常導(dǎo)磁懸浮交通系統(tǒng)發(fā)展的概況。

介紹了直線電機(jī)系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn),并結(jié)合廣州地鐵6號(hào)線的功能定位、線路特點(diǎn)對(duì)采用直線電機(jī)系統(tǒng)的適用性進(jìn)行了分析。認(rèn)為6號(hào)線適宜采用轉(zhuǎn)彎半徑小、爬坡能力強(qiáng)的直線電機(jī)車(chē)輛。但在線路設(shè)計(jì)中采用小半徑形式應(yīng)慎重,在有條件的情況下,盡量采用較大曲線半徑,以改善運(yùn)營(yíng)條件。

為比較軸箱內(nèi)置與外置直線電機(jī)地鐵車(chē)輛的曲線通過(guò)性能,建立直線電機(jī)地鐵車(chē)輛-無(wú)砟軌道耦合動(dòng)力學(xué)模型.模型將直線電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子考慮為euler梁,將定子與轉(zhuǎn)子之間的垂向電磁力作為氣隙的函數(shù),將軌道系統(tǒng)簡(jiǎn)化為梁-三維實(shí)體有限元模型.詳細(xì)比較軸箱內(nèi)置與外置直線電機(jī)車(chē)輛曲線通過(guò)時(shí)的輪對(duì)沖角、輪軌橫向力、脫軌因數(shù)、運(yùn)行平穩(wěn)性和車(chē)輪磨耗指數(shù).結(jié)果表明:在不同的曲線半徑和行車(chē)速度以及車(chē)輪踏面周向存在非均勻磨耗的狀態(tài)下,軸箱內(nèi)置直線電機(jī)車(chē)輛的曲線通過(guò)性能均優(yōu)于軸箱外置車(chē)輛;隨著曲線半徑增加,軸箱外置直線電機(jī)車(chē)輛動(dòng)力學(xué)性能迅速減小,而軸箱內(nèi)置式車(chē)輛緩慢減小.

直線電機(jī)輪軌交通方式兼具輪軌牽引交通方式和磁懸浮交通方式的優(yōu)點(diǎn)，是兩種交通方式的結(jié)合體，在工程建造、運(yùn)營(yíng)效果、環(huán)境友好方面都有突出的優(yōu)勢(shì)。自20世紀(jì)80年代起，加拿大、日本、美國(guó)、馬來(lái)西亞、中國(guó)等國(guó)家在部分城市軌道交通線路上紛紛采用了直線電機(jī)輪軌交通系統(tǒng)。本文就其各自的不同之處分別論述和比較。