【摘 要】
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针对6槽7极单边平板型永磁同步直线电机运行过程中会产生推力波动,导致机床加工精度变差的问题,本文以数控机床使用的永磁同步直线电机（PMLSM）为研究对象,对电机的设计方案与减小电机端部磁阻力等方面进行研究。提出一种将V型磁极与错位法相结合的方法;并且针对辅助齿宽度的大小与位置跟推力波动的关联,提出一种单级凸阶梯型辅助齿结构。（1）运用基本参数建立永磁同步直线电机模型。基于旋转电机的设计公式与流程;
【基金项目】
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产学研合作项目“永磁直线电机初、次级开发”；
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针对6槽7极单边平板型永磁同步直线电机运行过程中会产生推力波动,导致机床加工精度变差的问题,本文以数控机床使用的永磁同步直线电机（PMLSM）为研究对象,对电机的设计方案与减小电机端部磁阻力等方面进行研究。提出一种将V型磁极与错位法相结合的方法;并且针对辅助齿宽度的大小与位置跟推力波动的关联,提出一种单级凸阶梯型辅助齿结构。（1）运用基本参数建立永磁同步直线电机模型。基于旋转电机的设计公式与流程;把旋转电机的公式转换为直线电机的公式来计算电机主要尺寸参数、永磁体空载工作点的计算与绕组线圈电阻电抗的计算,并且选定合适的气隙宽度与槽型;最后运用标幺值计算把之前计算出的参数进行反复迭代求出更加精确的尺寸。（2）建立电机端部效应下三种运行状态对推力波动影响的分析模型:横向端部效应静态分析模型、纵向端部动态与静态分析模型。永磁同步直线电机纵向端部区域磁密分布由静态模型分析得到,其中许克变换建立的纵向静态分析模型在考虑虚拟边界后,可以得到纵向端部效应中动态的分析模型;在对电机纵向端部进行分析后进一步分析横向端部效应下的静态分析模型,并且对外悬长度与横向端部磁场的关联进行仿真验证。（3）研究了永磁同步直线电机纵向端部效应动态分析下对永磁体的结构优化。介绍了纵向端部效应对电机推力的影响,采用许克变换得出电机端部的均匀磁场,并由均匀的电机端部磁场进一步推导出电机的推力表达式。根据表达式中的函数得出引起推力波动的谐波次数,并通过对电机磁极结构与错位法相结合,提出V型三段磁极结构来减小电机推力波动;最后运用有限元仿真结果验证了此方法的可行性。（4）根据理论推导,对电机的端部结构进行研究。介绍了横向端部效应静态分析模型与纵向端部效应动态分析模型对电机不同端部结构的影响;基于侧向力方法对PMLSM的端部磁阻力进行解析,推导出在一个区域内使电机端部磁阻力达到极小值时的辅助齿宽度表达式;结合辅助齿与错位法,提出了一种单级凸阶梯型辅助齿结构的永磁同步直线电机;通过ANSOFT对改进之后的端部结构仿真结果进行对比,表明单级凸阶梯型辅助齿结构可以有效抑制推力波动,提高电机稳定性。（5）对四种不同结构的永磁体进行实验验证,证明了磁极错位与不同磁极结构相结合优化方法的可行性。
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