永磁直线无刷直流电机端部力的分析

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永磁直线无刷直流电机将电能直接转化为直线运动,并省略了中间的传动转换环节,相较于传统的旋转电机,负载可以由进给系统直接驱动,具有速度快、精度高等优点。另外,无刷直流电机采用位置传感器和功率电子开关(逆变器),代替了机械换向器,具有精度高、易于控制、便于维护等优点,也具有直流电机优良的运行性能。  但是,永磁直线无刷直流电机也有不足之处。其特殊结构引起的端部效应等问题产生了推力波动,严重影响了电机系统精度问题。这样制约了直线电机应用于工业实践中。因此,本文主要以削弱由端部力引起的推力波动问题为核心,对端部力产生的原因进行了分析和计算,并结合结构优化和控制策略补偿两方面进行了仿真实验。  本文首先从设计角度对永磁直线无刷直流电机端部力进行了研究,运用麦克斯韦张量法对端部力进行了分析,并且建立了计算LPMBDCM端部力的有限元分析模型,对端部力进行了计算,最终设计了削弱端部力的最优结构。  其次,本文根据电机理论和matlab仿真技术,运用矢量控制原理,对LPMBDCM运动模型进行分析,搭建了基于电压空间矢量脉宽调制的永磁直线无刷直流电机伺服控制系统模型,由于推力波动对电机速度的精度和平稳性影响较大,在模型中又加入了速度环滑模控制器。因此,最终系统采用电流环、速度环双闭环控制系统,对系统的扰动问题有很大改善。  本文基于上述的理论分析,利用ansoft有限元分析软件和matlab软件对电机模型进行了仿真实验,结果分别验证了理论分析的正确性。
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