直線同步電機(jī)的特性研究.pdf

1、我國幅員遼闊，隨著社會與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對交通運(yùn)輸不斷提出新的要求，尤其對中長距離交通運(yùn)輸?shù)囊蟾惹?，具有高速、舒適、安全、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)的高速磁懸浮列車非常適合我國國情。為此，我國引進(jìn)了德國磁懸浮技術(shù)在上海建造了世界上首條商業(yè)運(yùn)行的磁懸浮系統(tǒng)，借此來推動磁懸浮技術(shù)在我國的發(fā)展。長定子直線同步電機(jī)是磁懸浮列車的核心技術(shù)之一，了解掌握它的特性，對于我國早日實(shí)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(jié)構(gòu)的長定子直線同步電機(jī)進(jìn)

2、行研究外，還需要發(fā)展創(chuàng)新電機(jī)結(jié)構(gòu)，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(quán)的長定子直線電機(jī)結(jié)構(gòu)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(jī)，研究內(nèi)容具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義與學(xué)術(shù)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(xì)介紹了直線電機(jī)驅(qū)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(jī)工作原理、結(jié)構(gòu)形式、

3、應(yīng)用、發(fā)展趨勢及研究現(xiàn)狀，尤其詳細(xì)說明了長定子直線同步電機(jī)和新型混合勵磁直線同步電機(jī)。 第二章，簡要介紹TR08磁懸浮列車驅(qū)動系統(tǒng)長定子直線同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)及供電系統(tǒng)，總結(jié)了它的等效電路與電磁設(shè)計(jì)方法，在此基礎(chǔ)上計(jì)算分析了TR08列車用長定子直線同步電機(jī)的特性，為長定子直線同步電機(jī)的設(shè)計(jì)與分析打下了基礎(chǔ)。 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(jī)建立了一個磁極模塊下的參數(shù)化模型，詳細(xì)分析了氣隙磁場，在此基礎(chǔ)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(guān)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(jì)算了電磁參數(shù)。 第四章，針對現(xiàn)代直線電機(jī)發(fā)展的趨勢及現(xiàn)有長定子直線同步電機(jī)的不足，提出了在現(xiàn)有長定子直線同步電機(jī)結(jié)構(gòu)中引入永磁體，形成兩種新型的混合勵磁直線同步電機(jī)，然后采用新的自適應(yīng)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(jī)設(shè)計(jì)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(jī)的氣隙磁場，證明該新型電機(jī)的磁場調(diào)節(jié)靈活方便。基于虛位移法計(jì)算電機(jī)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(jī)的動態(tài)數(shù)學(xué)模型，重點(diǎn)推導(dǎo)出推力、法向力與永磁體、電勵磁電流之間的關(guān)系，研究分析了電樞直軸電流id=0控制的優(yōu)點(diǎn)與實(shí)現(xiàn)方法。 第七章，通過制造樣機(jī)，對樣機(jī)進(jìn)行一系列實(shí)驗(yàn)，測取不同條件下的推力，通過實(shí)驗(yàn)證明本文所研究的混

6、合式直線同步電機(jī)的磁場可調(diào)性及良好的負(fù)載能力。 第八章，對本論文的研究工作和研究成果進(jìn)行了總結(jié)。在對直線同步電機(jī)特性進(jìn)行深入研究的基礎(chǔ)上，本文取得了以下幾點(diǎn)創(chuàng)造性的成果：1.對長定子直線同步電機(jī)建立了一個磁極模塊下的參數(shù)化模型，分析了電機(jī)中電樞磁場、勵磁磁場之間的關(guān)系，求得了電磁推力與懸浮力以及它們與電機(jī)氣隙長度、電樞電流、勵磁電流之間的關(guān)系，并計(jì)算了電機(jī)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(jī)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(jī)的缺點(diǎn)及開發(fā)自有知識產(chǎn)權(quán)的結(jié)構(gòu)出發(fā)，提出了兩種新型混合勵磁直線同步電機(jī)結(jié)構(gòu)及其設(shè)計(jì)方法，并采用新的自適應(yīng)粒子群(AMPSO)算法改善現(xiàn)有設(shè)計(jì)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(jī)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(jī)氣隙磁場調(diào)節(jié)方便的優(yōu)點(diǎn)?；谀Ｐ突A(chǔ)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(jī)的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。