直線同步電機的特性研究.pdf

1、我國幅員遼闊，隨著社會與經(jīng)濟的發(fā)展，對交通運輸不斷提出新的要求，尤其對中長距離交通運輸?shù)囊蟾惹?，具有高速、舒適、安全、環(huán)保等優(yōu)點的高速磁懸浮列車非常適合我國國情。為此，我國引進了德國磁懸浮技術在上海建造了世界上首條商業(yè)運行的磁懸浮系統(tǒng)，借此來推動磁懸浮技術在我國的發(fā)展。長定子直線同步電機是磁懸浮列車的核心技術之一，了解掌握它的特性，對于我國早日實現(xiàn)磁懸浮列車系統(tǒng)國產(chǎn)化具有非常重要的意義。 除了對現(xiàn)有結構的長定子直線同步電機進

2、行研究外，還需要發(fā)展創(chuàng)新電機結構，減輕車輛電源的重量，提高車輛的懸浮力，發(fā)展具有我國自主知識產(chǎn)權的長定子直線電機結構類型。本論文提出將高磁能積的永磁體引入到勵磁磁極上，并同時保留原來的電勵磁繞組，形成新型的混合勵磁直線同步電機，研究內容具有很重要的現(xiàn)實意義與學術價值。 本文主要開展了以下幾個方面的工作：第一章，闡述了課題背景與選題意義，詳細介紹了直線電機驅動磁懸浮列車的類型、發(fā)展與現(xiàn)狀，接著陳述了直線同步電機工作原理、結構形式、

3、應用、發(fā)展趨勢及研究現(xiàn)狀，尤其詳細說明了長定子直線同步電機和新型混合勵磁直線同步電機。 第二章，簡要介紹TR08磁懸浮列車驅動系統(tǒng)長定子直線同步電機的結構及供電系統(tǒng)，總結了它的等效電路與電磁設計方法，在此基礎上計算分析了TR08列車用長定子直線同步電機的特性，為長定子直線同步電機的設計與分析打下了基礎。 第三章，基于有限元數(shù)值分析的方法，對長定子直線同步電機建立了一個磁極模塊下的參數(shù)化模型，詳細分析了氣隙磁場，在此基礎上

4、研究了推力、懸浮力與氣隙長度、電樞(定子)電流、勵磁電流之間的關系，掌握了它的力特性；然后研究了磁極(動子)不同極距的影響并計算了電磁參數(shù)。 第四章，針對現(xiàn)代直線電機發(fā)展的趨勢及現(xiàn)有長定子直線同步電機的不足，提出了在現(xiàn)有長定子直線同步電機結構中引入永磁體，形成兩種新型的混合勵磁直線同步電機，然后采用新的自適應變異粒子群優(yōu)化算法(AMPSO)改善現(xiàn)有混合勵磁直線同步電機設計方案，提高單位電樞電流的推力。 第五章，基于有限元

5、數(shù)值分析的方法，研究混合勵磁直線同步電機的氣隙磁場，證明該新型電機的磁場調節(jié)靈活方便?；谔撐灰品ㄓ嬎汶姍C的推力與法向力，并研究永磁體尺寸對力特性的影響。 第六章，基于d-q狀態(tài)方程，建立混合勵磁直線同步電機的動態(tài)數(shù)學模型，重點推導出推力、法向力與永磁體、電勵磁電流之間的關系，研究分析了電樞直軸電流id=0控制的優(yōu)點與實現(xiàn)方法。 第七章，通過制造樣機，對樣機進行一系列實驗，測取不同條件下的推力，通過實驗證明本文所研究的混

6、合式直線同步電機的磁場可調性及良好的負載能力。 第八章，對本論文的研究工作和研究成果進行了總結。在對直線同步電機特性進行深入研究的基礎上，本文取得了以下幾點創(chuàng)造性的成果：1.對長定子直線同步電機建立了一個磁極模塊下的參數(shù)化模型，分析了電機中電樞磁場、勵磁磁場之間的關系，求得了電磁推力與懸浮力以及它們與電機氣隙長度、電樞電流、勵磁電流之間的關系，并計算了電機的部分電磁參數(shù)，這些為掌握磁懸浮用長定子直線同步電機的特性提供了理論依據(jù)。

7、 2.鑒于現(xiàn)有磁懸浮長定子直線同步電機的缺點及開發(fā)自有知識產(chǎn)權的結構出發(fā)，提出了兩種新型混合勵磁直線同步電機結構及其設計方法，并采用新的自適應粒子群(AMPSO)算法改善現(xiàn)有設計方案，提高單位電樞電流的推力。 3.建立了混合勵磁直線同步電機的一對極有限元參數(shù)化模型，研究了氣隙磁場與推力的變化，證明了該電機氣隙磁場調節(jié)方便的優(yōu)點?；谀Ｐ突A上，分析了永磁體寬度與厚度對力特性的影響，為混合勵磁直線同步電機的設計提供依據(jù)。