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双边初级永磁型游标直线电机设计及其特性参数分析

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第一章 绪论

1.1 课题的研究背景

1.2 电梯驱动系统研究现状

1.3 直驱式电梯研究现状

1.4 本课题研究主要内容

第二章 DSLPPMV 电机基本结构与工作原理

2.1 DSLPMMV电机的基本结构

2.2 运行原理分析

2.3 本章小结

第三章 DSLPPMV 电机设计与优化

3.1 次级凸极尺寸选取

3.2永磁体的设计

3.3 退磁分析

3.4 电机参数汇总

3.5 本章小结

第四章 DSLPPMV 电机电磁特性分析

4.1 永磁磁场

4.2 永磁磁链

4.3 空载感应电势

4.4 电枢反应磁场

4.5 电感

4.6 定位力

4.7 推力

4.8 本章小结

第五章 DSLPPMV 电机的损耗与效率计算

5.1 铁耗计算

5.2 永磁体的涡流损耗

5.3 铜耗

5.4 效率

5.5 本章小节

第六章 DSLPPMV 电机的热分析

6.1 热分析方法

6.2 DSLPPMV电机热分析数值公式

6.3 热模型仿真结果

6.4 本章小结

第七章 总结与展望

7.1 全文总结

7.2 课题展望与建议

参考文献

致谢

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摘要

随着我国宏观经济的稳定增长,城镇化比率不断提高,不仅促进了商业地产的发展,还带动了城市基础设施的建设。为了展示城市形象,节约用地,通常选择大规模建设超高层建筑,电梯作为现代建筑内必不可少的设备得到了快速发展。尽管目前市场上电梯品种繁多,但绝大多数仍采用电力拖动、钢丝绳曳引式结构。然而,随着现代建筑物高度的不断增加,曳引驱动方式的弊端逐渐暴露出来,作为一种全新的电梯驱动方式,直线电机驱动受到了国内外学者和行业界的广泛关注。初级永磁型直线电机是一种新型的永磁直线电机,由于价格昂贵的永磁体和电枢绕组均放置在短初级上,而长次级仅由导磁材料构成,结构简单。因此,该类电机不仅具有永磁同步直线电机高功率密度以及高效率的优点,而且具有开关磁阻直线电机次级结构简单、可靠性高、低成本等优势,可为长距离驱动系统提供一种高效率、低成本的驱动方案,具有非常好的应用前景。基于此,本文提出了一种双边初级永磁型游标直线(DSLPPMV)电机,该电机基于磁齿轮原理运行,具有低速、大推力特性,非常适合类似于电梯驱动、轨道交通等长行程工况。
  本文的研究内容主要包括以下几点:
  1.提出了一种适用于电梯驱动的DSLPPMV电机,对其基本结构及绕组连接进行了描述,并基于等效磁路法以及磁齿轮效应分析了该电机的工作原理,揭示了该电机低速、大推力的本质。
  2.基于等效磁路法分析了DSLPPMV电机一些重要参数的选取原则,如永磁体厚度、次级齿宽、齿高等参数,并用有限元法对其进行优化,折中选取了最优值;其次对比了电枢电流和温升对两种不同永磁材料性能参数的影响,证明了所选永磁材料的合理性;最后将电机系列参数进行了汇总。
  3.使用2D有限元法对DSLPPMV电机的静态特性进行了分析,包括电机的定位力、空载磁链、空载感应电势以及电磁推力等,并对比分析了DSLPPMV电机的饱和电感和不饱和电感。
  4.对DSLPPMV电机的损耗进行了分析,包括铁耗、永磁体涡流损耗以及铜耗,其中对铁耗即铁心涡流损耗和磁滞损耗的计算进行了详细说明,并建立了使用有限元法计算该类电机铁耗的一般方法。最后根据各损耗值计算了电机效率。
  5.利用3D有限元法对DSLPPMV电机进行了温度场仿真,重点研究了散热系数对电机温升的影响,为电机冷却系统的研究奠定了理论基础。

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