永磁直線同步電機設計研究.pdf

1、在傳統(tǒng)的直線驅(qū)動場合，都是由旋轉(zhuǎn)電機提供原動力，再由絲杠、絲桿、齒條等中間機構(gòu)轉(zhuǎn)換為直線運動。這樣的設置，不僅在中間傳動過程中消耗了大量的能量，而且摩擦產(chǎn)生的噪聲也非常明顯，同時也給系統(tǒng)的維護工作帶來了麻煩。 直線電機的出現(xiàn)可以使上述問題得到解決，由于具備直接將電能轉(zhuǎn)化為直線運動的能力，直線電機已經(jīng)在機床驅(qū)動、集成電路組裝等場合逐漸取代了傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)電機的位置。 自19世紀中期直線電機的概念被首次提出以來，經(jīng)過孕育、實驗、

2、開發(fā)和實用這四個階段的發(fā)展，并借助于電力電子技術(shù)，以及日漸成熟的直線電機控制技術(shù)，直線電機已經(jīng)廣泛應用到了制造業(yè)、交通運輸業(yè)等各個方面。 與旋轉(zhuǎn)電機類似，按工作原理的不同，直線電機也有著各種類型，應用較多的是直線步進電機、直線同步電機和直線感應電機。其中直線步進電機更多的是應用在需要精確定位的場合，比如半導體工業(yè)；后兩者則被應用在需要連續(xù)和大推力的場合，比如機床。而直線同步電機，尤其是永磁直線同步電機，憑借更大的單位面積推力、更

3、高的效率等優(yōu)點受到了更多的青睞，與此同時，由于沒有了勵磁繞組，電機的整個結(jié)構(gòu)也得以簡化。另一方面，我國豐富的稀土資源也為這種電機的發(fā)展提供了廣泛空間。 作為一種較為新穎的電機，目前國內(nèi)仍缺乏系統(tǒng)化的永磁直線同步電機設計方案，尤其是電樞繞組部分。常用的方法仍是基于傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)電機，例如使用雙層疊繞組方案。通過對實際電機的軟件模擬，我們發(fā)現(xiàn)這樣的設計思路的表現(xiàn)并不能令人滿意，比如造成了動子線圈槽滿率過大，電機設計難以形成系列化等缺點，

4、而電機本身輸出推力的波動也較大。 針對傳統(tǒng)方案的一系列缺點，本文提出了一種新的永磁直線同步電機設計方案。該方案基于“單元電機”的概念，使用單層同心式線圈。當目標推力要求變化時，只需改變“單元電機”的數(shù)目和排列組合的方式，就可以達到改變的目的。而每個單元中的繞組連接方式則不需要改變，由此避免了繁瑣而復雜的繞組設計，這就給電機的系列化設計帶來了便捷。同時，單層繞組的使用也更方便嵌線，也更有利于降低銅耗，提高效率。 在完成單元