高速大推力直線感應(yīng)電機(jī)的電磁理論與設(shè)計(jì)研究.pdf

1、直線電機(jī)是一種將電能直接轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)形式機(jī)械能的電力傳動(dòng)裝置，其中，直線感應(yīng)電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)，因而在伺服系統(tǒng)、軌道交通車輛牽引、工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備、傳送與搬運(yùn)裝置中應(yīng)用前景廣闊。由于短初級(jí)直線感應(yīng)電機(jī)制造成本和運(yùn)行費(fèi)用低、能量消耗少，因此在目前的研究和應(yīng)用中，絕大部分以該結(jié)構(gòu)為主，而在長(zhǎng)初級(jí)結(jié)構(gòu)中，次級(jí)重量輕，并且在供電時(shí)無(wú)需移動(dòng)電纜或集電裝置，供電可靠性高，因而在數(shù)控機(jī)床、電磁彈射系統(tǒng)、沖撞試驗(yàn)平臺(tái)等短時(shí)間歇運(yùn)行場(chǎng)合具有

2、更大的優(yōu)勢(shì)。
　　 本文以高速、大推力長(zhǎng)初級(jí)雙邊直線感應(yīng)電機(jī)為研究對(duì)象，通過(guò)電磁場(chǎng)分析，對(duì)其磁場(chǎng)分布、性能計(jì)算、電磁設(shè)計(jì)和控制方法進(jìn)行理論研究與仿真計(jì)算，主要工作包括以下幾個(gè)方面：
　　 建立并求解長(zhǎng)初級(jí)直線感應(yīng)電機(jī)考慮縱向動(dòng)態(tài)端部效應(yīng)時(shí)的一維電磁場(chǎng)方程，計(jì)算電機(jī)在恒流源供電時(shí)的氣隙磁密和各種性能（如電磁推力、功率和次級(jí)渦流等），分析電機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)端部效應(yīng)特征參數(shù)、推力和推力因數(shù)的影響，通過(guò)氣隙磁密相量圖，重點(diǎn)研究縱向動(dòng)

3、態(tài)端部效應(yīng)對(duì)推力特性的影響，并提出增加推力的措施。根據(jù)二維電磁場(chǎng)理論，計(jì)算不計(jì)縱向動(dòng)態(tài)端部效應(yīng)時(shí)次級(jí)和氣隙中的磁場(chǎng)分布以及施加于次級(jí)的推力。
　　 根據(jù)一維電磁場(chǎng)求出的復(fù)功率與等效電路求出的復(fù)功率相等的關(guān)系，建立長(zhǎng)初級(jí)直線感應(yīng)電機(jī)的等效電路，其中，縱向和橫向端部效應(yīng)的影響通過(guò)對(duì)勵(lì)磁電抗和次級(jí)電阻進(jìn)行修正加以考慮，無(wú)次級(jí)覆蓋的初級(jí)無(wú)效部分的影響（如繞組和鐵心）也體現(xiàn)在等效電路中。
　　 對(duì)長(zhǎng)初級(jí)直線感應(yīng)電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)方法進(jìn)

4、行研究，包括主要尺寸、電磁負(fù)荷、次級(jí)導(dǎo)電板的尺寸和氣隙長(zhǎng)度等主要設(shè)計(jì)參數(shù)的選取，初級(jí)繞組型式和槽形的確定，磁路、等效電路參數(shù)、損耗及性能的計(jì)算方法。根據(jù)設(shè)計(jì)流程，使用MATLAB 軟件編寫電磁設(shè)計(jì)核算程序，程序可根據(jù)計(jì)及端部效應(yīng)的等效電路，計(jì)算在電壓源或電流源供電時(shí)電機(jī)在任何速度下的各項(xiàng)特性，并設(shè)計(jì)出應(yīng)用于電磁彈射系統(tǒng)的兩臺(tái)額定推力分別為4kN和1.345MN的樣機(jī)。
　　 建立計(jì)及端部效應(yīng)影響時(shí)，長(zhǎng)初級(jí)直線感應(yīng)電機(jī)在任意轉(zhuǎn)速q