用于平移电动门的直线电机设计与性能分析

摘要

随着建筑自动化水平的不断提高，平移电动门的应用越来越广泛。传统的平移门驱动装置由于需要传动机构，所以体积、噪音和机械损耗较大。本文将永磁直线电机用于驱动装置，能够直接将电能转化为直线运动，避免了以上缺陷。通过仿真和优化分析设计了电机，制造了一台样机，进行实验验证仿真结果。
　　介绍了平移门的结构和组成，根据驱动装置的动力学模型和开门曲线，提出直线电机的设计要求。用传统电机设计方法对永磁直线电机进行初步设计，根据电机的初始尺寸，建立了电机的有限元模型，分析了电机的主要特性。
　　对电机的永磁体尺寸进行优化设计，计算了不同永磁体尺寸时的空载反电动势幅值和谐波含有率以及定位力，选取使它们较优的永磁体尺寸。利用单槽无限长模型计算电机的齿槽力，研究槽极数配合和槽尺寸对齿槽力的影响，证明齿槽力在文中电机定位力中所占的比例很小。通过改变端部齿尺寸减小定位力，并比较了改变端部齿宽和降低端部齿高度这两种方法减小定位力的效果。
　　制造了一台样机，测试了样机的性能，测试结果表明样机性能良好。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 直线电机简介

1．2．1 直线电机基本结构

1．2．2 直线电机工作原理

1．3 研究现状

1．3．1 国外采用直线电机的平移门研究情况

1．3．2 国内采用直线电机的平移门研究情况

1．3．3 永磁直线电机研究情况

1．4 本论文研究内容

第2章 平移电动门系统分析

2．1 引言

2．2 平移电动门结构

2．3 驱动装置动力学模型

2．4 开关门曲线

2．4．1 分段线性开门曲线

2．4．2 分段正弦开门曲线

2．5 直线电机设计要求

2．6 本章小结

第3章 永磁直线电机设计与有限元分析

3．1 引言

3．2 永磁直线电机设计

3．2．1 定子背铁与永磁体设计

3．2．2 动子铁心与绕组设计

3．2．3 动子主要尺寸确定

3．3 有限元法简介

3．3．1 二维有限元法原理

3．3．2 有限元仿真软件Ansoft

3．4 有限元模型

3．5 静态特性

3．5．1 空载磁场

3．5．2 负载磁场

3．5．3 永磁磁链

3．5．4 空载反电动势

3．5．5 电感

3．5．6 定位力

3．5．7 电磁推力

3．6 本章小结

第4章 永磁直线电机优化设计

4．1 引言

4．2 参数化建模

4．3 永磁体尺寸优化

4．3．1 永磁体尺寸对空载反电动势的影响

4．3．2 永磁体尺寸对定位力的影响

4．4 定位力的优化

4．4．1 定位力的构成

4．4．2 齿槽力分析

4．4．3 改变端部齿尺寸优化定位力

4．5 优化后的推力

4．6 本章小结

第5章 永磁直线电机实验

5．1 引言

5．2 实验样机

5．3 永磁直线电机实验

5．3．1 电阻和电感测量

5．3．2 空载反电动势测量

5．3．3 定位力测量

5．3．4 电磁推力测量

5．4 本章小结

第6章 总结和展望

6．1 总结

6．2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间的学术成果