新型永磁动圈式直线电机的优化设计及性能分析

摘要

永磁动圈式直线电机是一种特种电机，它不需要任何中间机械转化装置，就可以将电信号直接转化为直线机械运动，并且具有体积小、重量轻、易于控制、灵敏度高、响应快、精确定位等优点，被广泛应用于液压系统和航天系统等领域。永磁动圈式直线电机的性能衡量重要指标之一就是力特性。本文就是以提高轴向充磁的永磁动圈式直线电机的力功比为目标，采用遗传算法对永磁动圈式直线电机进行优化设计，并结合电磁场有限元软件Ansoft Maxwell 2D和3D对优化后的电机进行静态和动态仿真，并以此作为对电机优化结果检验的依据。
　　 本文所做的工作主要有以下几个方面:
　　 1.结合永磁动圈式直线电机的结构和工作原理，对永磁动圈式直线电机的磁路、磁导进行了分析，在此基础上推导了电机的气隙磁场和电磁推力的计算公式。
　　 2.详细讨论电机优化模型中的的设计变量、约束条件、目标函数三要素以及实际优化中的自适应算子和终止条件等问题。
　　 3.建立了永磁动圈式直线电机的优化模型，采用Visual Basic编程语言，利用自适应遗传算法对一台永磁动圈式直线电机的力功比进行了优化设计，得到了电机优化后的结构参数。
　　 4.在Ansoft Maxwell 2D环境下对遗传算法优化前后两种尺寸的永磁动圈式直线电机建立了二维磁场分析模型，得到了两种样机的静态特性仿真和动态特性仿真。
　　 5.在Ansoft Maxwell 3D环境下对遗传算法优化前后两种尺寸的永磁动圈式直线电机建立了三维磁场分析模型，得到了两种样机的静态特性仿真和动态特性仿真。以此作为对二维有限元分析结果的补充和校核。

目录

第一章绪论

第二章新型永磁动圈式直线电机的气隙磁场和推力解析分析

第三章基于遗传算法的永磁动圈式直线电机优化设计

第四章基于 Maxwell 2D的永磁动圈式直线电机的电磁场有限元分析

第五章基于Maxwll 3D的永磁动圈式直线电机的电磁场有限元分析

第六章全文总结

参考文献

致谢

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