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电磁悬架用五相容错永磁圆筒直线电机的设计与分析

陆震  
【摘要】:伴随国民经济持续快速发展以及人们生活质量的持续提升,人们不仅对汽车内部空间大小和环境考量有所提高,对汽车的轮胎跳动和车身的振动要求也越来越高,因为这关乎驾乘人员的乘坐舒畅性和汽车行驶过程的平顺性。悬架系统的稳定性和可靠性对其有着至关重要的作用。圆筒直线电机相比其他电机,具有结构简单、效率高、稳定性好、响应速度快等优势,因而圆筒直线电机在悬架系统领域有着较好的发展前景。本论文主要分析与设计了两种结构的容错永磁圆筒直线电机。构建了两电机在Maxwell软件中的仿真模型;确定了电机的最优尺寸;分析了两电机的静态特性;优化了电机参数,且制造了一台样机。详细叙述了样机制作过程,并且通过实验论证,证明了提出的永磁圆筒直线电机较一般圆筒电机有较好的特性。研究成果重点包含如下四个方面:1)根据现有的圆筒直线电机的研究状况,为解决其容错性能较差的问题,提出一种新型的具有容错性能的表贴式永磁圆筒直线电机,详细阐述了其工作原理,搭建了该五相圆筒电机的Maxwell仿真软件中的参数化分析模型,并且利用有限元方法进行计算与优化,分析了所提出表贴式圆筒直线电机的静态特性,主要包含磁力线分布、空载反电动势、定位力、推力以及电感等。2)提出一种新型的永磁体内嵌式圆筒直线电机,建立了该电机的Maxwell参数化仿真分析模型,对其静态特性进行分析,主要包含有磁力线、电感、空载反电动势及谐波、定位力、容错能力;并且对两种圆筒电机的有关静态特性进行相应的对比分析,由此明确了最终的样机加工方案。3)根据所提出的电机结构和参数,并结合圆筒直线电机的加工特点,详细阐述了所提出样机的加工细节,包括初级、次级、线圈。4)研究了该电机在两种不同的坐标系下的数学模型,叙述了本样机实验控制所用的控制策略,对所加工电机进行实验测试。


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