圆筒型直线永磁电动机的设计研究

论文摘要

直线电机作为日益受到人们重视的新型动力装置,在多个领域广泛得以应用。本文研究的应用于油田系统中的圆筒型直线永磁电机在绕组形式、驱动方式及磁路结构等方面和传统电机相比具有很大差异,为了使其能够经济、可靠、高效的应用,其结构原理和电磁设计的研究尤为重要。本文首先详细分析了圆筒型直线永磁电动机的结构与工作原理,确定了圆筒型直线永磁电机的设计要点。基于其特殊的结构及工作原理,编写了通用的轴向充磁圆筒型直线永磁电动机的手算程序,根据要求依次进行了电磁计算、参数计算及性能计算,解决了没有成型的圆筒型直线永磁电动机设计程序的难题。然后,利用C++ Builder开发了一套圆筒型直线永磁电机计算机辅助设计软件。本软件具有Windows窗口可视化界面管理的风格,将电磁计算程序和软件的附属功能如图形显示、文件操作等集于一体,是一套完整的计算机辅助设计软件。最后,采用有限元法分析了圆筒型直线永磁电动机的磁场分布。在对电机进行了一些恰当的简化和假设之后,建立了圆筒型直线永磁电动机的二维有限元模型。在此基础上通过有限元分析法计算了电磁计算过程中的重要系数及电抗,利用有限元分层法计算了空载反电动势,并对一些参数对电机推力的影响进行了分析。将计算出的结果与路方式计算的结果对比,误差较小,证明了本文设计的圆筒型直线永磁电动机的准确性。本文的研究对于直线电机的设计和研究具有一定的学术意义和应用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的目的和意义
• 1.2 圆筒型直线永磁电机的发展
• 1.3 直线电机的分析方法
• 1.4 本课题的来源和研究内容
• 第2章 圆筒型直线永磁电动机的基本理论
• 2.1 圆筒型直线永磁电动机的基本结构和工作原理
• 2.1.1 圆筒型直线永磁电动机的基本结构
• 2.1.2 圆筒型直线永磁电动机的原理
• 2.2 圆筒型直线永磁电动机的设计要点
• 2.2.1 圆筒型直线永磁电动机初级结构的选择
• 2.2.2 圆筒型直线永磁电动机次级结构的选择
• 2.2.3 圆筒型直线永磁电动机的绕组设计
• 2.2.4 电磁负荷的选取
• 2.2.5 主要尺寸的确定
• 2.3 圆筒型直线永磁电动机的特点
• 2.4 本章小结
• 第3章 圆筒型直线永磁电动机的设计
• 3.1 圆筒型直线永磁电动机设计工作的确定
• 3.1.1 电机设计的任务
• 3.1.2 圆筒型直线永磁电动机的设计工作
• 3.2 圆筒型直线永磁电动机的设计方法
• 3.3 圆筒型直线永磁电动机的电磁设计过程
• 3.3.1 额定数据和技术要求
• 3.3.2 主要尺寸及绕组设计
• 3.3.3 永磁体计算
• 3.3.4 磁路计算
• 3.3.5 参数计算
• 3.3.6 交轴磁化曲线
• 3.3.7 工作特性计算
• 3.4 圆筒型直线永磁电动机计算机辅助设计软件
• 3.4.1 软件设计方案的确定
• 3.4.2 程序界面及功能说明
• 3.4.3 代码的设计
• 3.5 本章小结
• 第4章 圆筒型直线永磁电动机的有限元分析
• 4.1 样机的有限元分析
• 4.1.1 物理模型的建立
• 4.1.2 赋予材料属性
• 4.1.3 剖分
• 4.1.4 加载、求解和后处理
• 4.2 圆筒型直线永磁电动机重要系数的有限元计算
• 4.2.1 空载漏磁系数
• 4.2.2 计算极弧系数
• 4.2.3 气隙系数
• 4.2.4 重要系数的计算结果和分析
• 4.3 圆筒型直线永磁电动机空载反电动势的有限元计算
• 4.4 圆筒型直线永磁电动机电枢反映电抗的有限元计算
• 4.5 圆筒型直线永磁电动机的推力分析
• 4.5.1 齿槽力的计算分析
• 4.5.2 参数变化对电磁推力的影响
• 4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢