分数槽集中绕组永磁同步直线电机性能分析与计算

摘要

本文针对分数槽集中绕组永磁同步直线电机（FSCW-PMSLM）的特点，采取合理的假设与近似，将永磁体以及绕组电流等效为按实际空间位置分布的体电流密度，忽略电机磁场在z轴方向的变化，建立FSCW-PMLSM磁场的二维分层统一解析模型，采用分离变量法求解各层区域内的泊松方程或拉普拉斯方程，推导了各个区域的磁场分布解析表达式，由于运行在小气隙条件下的分数槽永磁直线电机存在不可忽略的齿槽效应，而传统基于平均化思想的卡式系数法在计算分数槽永磁直线电机的磁场时精度较低，难以满足工程应用的需要，因此本文提出分布式卡式系数(Distributed Carter Coefficient，DSC)用以计及铁心开槽对分数槽电机磁场分布的影响，进而提高了电机磁场解析求解的精度。
　　在磁场求解的基础之上，本文以一台16极15槽的样机为例，进一步分析了电机极槽配合方式、极弧系数、永磁体厚度、气隙长度等电机结构参数对电机气隙磁场、稳态推力等性能的影响，并通过相应的有限元仿真验证了解析计算结果。结合电机的磁场分析结果，对涉及电机热场分布的参数进行了计算，并以此为基础采用有限元法对样机的温度场分布进行了计算和研究，为此类电机的进一步设计和优化提供了一定的依据。

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1 绪论

1.1 本课题研究背景和意义

1.2国内外研究现状

1.4本文主要研究内容和任务

2分数槽集中绕组的设计理论

2.1极槽配合的基本约束条件

2.2双层分数槽集中绕组的布置

2.3绕组系数的计算

2.4小结

3 FSCW-PMSLM磁场的解析建模与计算

3.1电机解析分析模型

3.2激励源的等效

3.3电机磁场计算

3.4齿槽效应的处理

3.5小结

4 FSCW-PMSLM的有限元分析

4.1 FSCW-PMSLM的有限元建模

4.2电机稳态磁场分析

4.3 电机空载反电势

4.4 电机推力特性分析

4.5 小结

5关键参数对FSCW-PMSLM性能的影响与分析

5.1极槽配合对电机齿槽力的影响

5.2极槽配合对电机磁场分布及推力的影响

5.3极弧系数对电机磁场及推力的影响

5.4永磁体高度对电机磁场及推力的影响

5.5气隙对电机推力的影响

5.6小结

6 FSCW-PMSLM温度场研究

6.1热源等效

6.2散热系数折算

6.3导热系数折算

6.4稳态温度场的仿真计算与分析

6.5小结

7总结与展望

7.1总结

7.2展望

参考文献

作者简历

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