举升用圆筒形直线感应电机设计及起动特性分析

摘要

直线感应电动机是由普通旋转交流感应电动机演变而来的，大多为单边或双边式，已在磁悬浮列车、传送车、磁选机等领域得到广泛应用。由于圆筒形直线感应电机具有结构简单、易于控制等特点，在许多场合有广泛的应用前景。本文所研究的用于举升的圆筒形直线感应电机就是其中的一种尝试。 基于圆筒型直线感应电动机的结构形式和特点，从能量平衡的角度建立了等效电路，编写了圆筒形直线感应电机的电磁设计程序，计算得到了等效电路参数，并进一步分析了次级材料和机械气隙对起动特性的影响，还对样机的起动电流和推力进行了实验验证。 此外，从边端效应产生的原因出发，建立了考虑动态纵向边端效应的圆筒形直线感应电动机等效电路，在此基础上得到dq0同步旋转坐标系下电机的电压方程、磁链方程及机械特性方程，并将各方程转化为Matlab/Simulink仿真模型，对圆筒形直线感应电机的起动过程进行了动态仿真。为下一步圆筒形直线感应电机的控制系统的建立奠定了基础。 运用有限元分析软件Ansoft/Maxwell2D对圆筒形直线感应电动机的二维电磁场进行了数值计算，包括磁感应强度、磁力线分布、电流密度等。计算了对电机在空载和负载状态下的起动推力及气隙磁密等，探讨了电压频率和气隙大小对起动性能的影响，最后分析了动态纵向边端效应对气隙磁场的影响。 以上计算结果可以为圆筒形直线感应电机本体的理论研究及优化设计提供参考。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1课题背景

1.1.1直线电机的发展及应用

1.1.2圆筒形直线电机的特点

1.2国内外研究现状

1.2.1国外研究现状

1.2.2国内研究现状

1.3课题来源及主要研究内容

第2章 圆筒形直线感应电机电磁计算

2.1直线感应电动机工作原理

2.2圆筒型直线感应电机的结构和材料

2.3圆筒型直线感应电机的电磁计算

2.3.1圆筒型直线感应电机的电磁设计

2.3.2等效电路及参数计算

2.4圆筒形直线感应电机计算结果及样机

2.5本章小结

第3章 基于simulink的圆筒形直线感应电机起动性能的仿真

3.1圆筒形直线感应电机的数学模型

3.1.1直线感应电机的边端效应及等效电路

3.1.2数学模型的建立

3.2圆筒形直线感应电机的起动过程仿真

3.2.1坐标变换

3.2.2圆筒形直线感应电机仿真模型的建立

3.2.3仿真结果分析

3.3本章小结

第4章 圆筒型直线感应电机电磁场数值分析

4.1瞬态涡流场的电磁场方程

4.2圆筒形直线感应电机的有限元计算

4.2.1前处理部分

4.2.2运行计算

4.2.3后处理

4.3仿真结果分析

4.3.1空载起动特性

4.3.2负载起动特性

4.3.3不同气隙大小对起动特性的影响

4.3.4不同的电源频率对起动推力的影响

4.3.5边端效应分析

4.4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