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随着经济的快速发展,城市化水平越来越高,交通拥挤日益严重。轨道交通作为解决这一问题的重要手段越来越得到人们的关注。目前轨道交通系统普遍使用的是感应直线电机,其缺点是效率比较低。传统的永磁同步电机具有较高的功率密度和效率,但要将其应用于轨道交通领域,需要在轨道上铺设大量的永磁体或者绕组,这将大大增加工程造价。近年来,一种新型的初级永磁型直线电机越来越得到人们的关注,其特点是绕组和永磁体都安装在初级上,次级仅由铁芯构成。因此,这种类型的电机得到了广泛的应用,尤其是长行程应用领域。 本课题组提出了一种新型的直线游标永磁(Linear Vernier Permanent-Magnet,LVPM)电机。所研究的内容如下: (1)分析了轨道交通系统的发展现状,针对目前轨道交通直线电机的弊端提出了一种新型的轨道交通用直线电机。 (2)对LVPM电机的结构、原理进行理论分析。通过有限元分析软件Maxwell对电机的反电势、磁链、电感、定位力等静态特性进行仿真分析。在此基础上推导出了电机的数学模型。 (3)研究分析了LVPM电机的控制策略,并基于Simplorer和Maxwell搭建了联合仿真模型对电机往复运动以及变负载运动控制进行仿真分析。 (4)基于TMS320F2812搭建了LVPM电机驱动系统实验平台,主要包括硬件系统和软件系统。硬件系统包括DSP开发板、电源板、信号采样板以及驱动板的设计。软件系统主要为控制程序的编写。 (5)设计出了一种直线电机的恒负载测试装置,研究了一种直线电机定位力和静态推力的测量方法,将测量结果与仿真结果进行对比分析。通过开环和闭环控制实验对电机的动态性能进行分析。