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Halbach交替极永磁同步直线电机特性分析

时间:2019-07-18来源:未知 作者:admin点击:
河南理工大学电气工程与自愿化学院的考虑职员许孝卓、孙震、汪旭东、封海浪、杜宝玉,正在2019年第9期《电工本领学报》上撰文,提出一种Halbach瓜代极永磁同步直线电机(HCP-PMLSM),操纵有限元法对隐极、瓜代极和Halbach瓜代极三种次级构造永磁同步直线电

  河南理工大学电气工程与自愿化学院的考虑职员许孝卓、孙震、汪旭东、封海浪、杜宝玉,正在2019年第9期《电工本领学报》上撰文,提出一种Halbach瓜代极永磁同步直线电机(HCP-PMLSM),操纵有限元法对隐极、瓜代极和Halbach瓜代极三种次级构造永磁同步直线电机的空载电动势、电磁推力、磁阻力及推力摇动等电磁特点举行打算与比照,并优化了HCP-PMLSM的磁极尺寸,以进一步进步其推力。

  针对HCP-PMLSM推力摇动偏大的题目,提出一种次级双边错齿构造HCP-PMLSM对推力摇动举行克制,并判辨了HCP-PMLSM的自感、反电动势、推力和推力摇动等电磁特点。结果,制制了双边错齿构造HCP-PMLSM样机,并举行了试验,试验结果验证了外面判辨的无误性。

  近年来,跟着高层修立不息向空中延长,矿山不息向深井开采开掘,对晋升机的效能、晋升本事、安定性提出了更高的哀求。永磁同步直线电机(Permanent Magnet Linear Synchronous Motor,PMLSM)具有构造简陋、动态特点好、力能目标高、推力密度大等特征,用它驱动的笔直晋升体系具有安定性好、效能高、晋升本事大、适合恶毒处境、可完成众轿厢(罐笼)同时运转等明显利益,可平凡使用于高层修立电梯和矿井晋升机,是笔直晋升范围首选的驱动源。

  可是,正在长行程使用中,必要沿轨道铺设低级绕组或永磁体,导致本钱激增,束缚了永磁同步直线电机正在长行程范围的执行使用。

  瓜代极永磁同步直线电机(Consequent-Pole PMLSM, CP-PMLSM)的次级永磁体沿径向为同极性摆列,相邻永磁体之间的死心凸极被相应磁化成沿径向的异极性,从而永磁体磁极与死心凸极组成极性瓜代散布构造。邦外里很众学者对瓜代极构造的电机举行了考虑以进步永磁操纵率。

  文献[5-6]提出了磁通反向永磁同步直线电机的瓜代极构造,用以节减漏磁,进步永磁原料的操纵率。文献[7-9]提出操纵一种希奇的绕组安排配合众台单位电机模块组合办法节减瓜代极永磁同步直线]的判辨证实,与同样槽极数的径向充磁挽回电机比拟,采用瓜代极构造的电性能得到肖似的转矩职能。

  文献[12]比照了好像槽数和极数的古板隐极式与瓜代极构造的永磁同步直线电机,证实瓜代极构造的永磁同步直线电机具有更高的永磁操纵率。文献[13]判辨了瓜代极永磁同步直线电机的参数特点,当永磁极高度与气隙厚度的比正在必定范畴内时,电机功用与隐极式永磁同步直线电机亲密。以上考虑证实,无论是正在挽回电机照旧直线电机中,采用瓜代极构造均有助于进步永磁原料的操纵率,低浸原料本钱。

  古板永磁电机的次级众采用径向或切向永磁体阵列,而Halbach永磁阵列则是一种将径向和切向相联合的复合磁体构造,正在Halbach永磁阵列中,分歧充磁宗旨的永磁体遵照必定法则摆列,与古板隐极式摆列比拟,Halbach永磁阵列能够得到更大的气隙磁通密度。

  文献[17]正在永磁同步直线电机中采用Halbach磁极构造,负气隙磁通密度增大,同时能够通过减小电枢电流的办法进步电机的效能。文献[18]提出并判辨了一种磁极组合式的Halbach永磁阵列轴向磁场无死心电机,其Halbach阵列由永磁体以及嵌正在永磁体中心的软磁原料组成,这种构造节减了稀土永磁原料的用量,从而低浸电机本钱。

  本文联合Halbach磁体阵列和瓜代极磁体阵列的特征,提出一种Halbach瓜代极永磁同步直线电机(Hallbach CP-PMLSM, HCP-PMLSM),操纵有限元法,判辨了电机的气隙磁通密度、金沙官网手机网址反电动势、推力等电磁特点,将HCP-PMLSM划分与隐极式永磁同步直线电机(Non-Salient PMLSM, NS-PMLSM)和瓜代极永磁同步直线电机(CP-PMLSM)举行了比照,并优化了HCP-PMLSM的磁极尺寸以进一步进步其推力。

  其次,针对HCP-PMLSM推力摇动偏大的题目,采用双边错齿构造HCP-PMLSM对推力摇动举行了克制。结果,制制了双边错齿构造HCP-PMLSM样机,并举行了试验,试验结果验证了外面判辨的无误性。

  本文提出一种永磁少、推力密度高的Halbach瓜代极永磁同步直线电机,并对其电磁特点举行了判辨。正在此根蒂上,针对HCP-PMLSM次级凸极带来推力摇动偏大的题目,提出采用次级双边错齿构造计划来优化电机职能,并对这种构造举行深远判辨,取得以下结论:

  1)通过正在瓜代极构造中弥补两块切向充磁的永磁体,组成Halbach瓜代极构造,节减了极间漏磁,加强了气隙磁通密度。采用Halbach瓜代极永磁同步直线电机具有永磁损耗少、推力密度高的特征。

  2)与非错齿构造HCP-PMLSM比拟,双边错齿构造HCP-PMLSM的职能取得优化,自感的蜕化率由1.97%低浸到1.00%,反电动势的谐波畸变率由3.12%低浸到2.89%,磁阻力的峰-峰值由78.6N低浸到7.2 N,输出推力摇动由1.88%低浸到0.7%。

  3)与同构造参数的NS-PMLSM比拟,HCP-PMLSM正在其72.5%的永磁用量下,均匀推力根基稳固,当采用其特有的双边错齿构造后,能够完成比NS-PMLSM更小的推力摇动。正在长行程使用中,HCP-PMLSM俭省本钱的上风将愈加明显,是一种高性价比的优选计划。

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