文档名：梯形Halbach交替极无铁心永磁同步直线电机特性分析与优化设计
摘要：针对无铁心永磁同步直线电机(PMLSM)存在推力波动问题以及磁极结构对永磁体利用率的影响,从结构方面着手,提出一种梯形Halbach交替极磁极结构的无铁心永磁同步直线电机,对Halbach阵列进行优化设计.首先通过有限元法对比在Halbach交替极、双层Halbach磁极与梯形Halbach交替极3种磁极结构中PMLSM的电磁性能,分别对气隙磁场谐波成分、空载反电动势、电磁推力以及推力体积比进行计算与对比.其次,采用等效磁化强度法定性分析磁极结构对电机出力性能的影响,并引入Kriging模型,结合多目标优化算法对关键参数进行优化以提高电机平均推力和推力体积比,降低推力波动,得到3个优化目标的Pareto前沿.最后,通过仿真分析验证设计方法的有效性以及电机性能的改善.结果表明:梯形Halbach交替极磁极结构永磁体利用率更高,具有实用价值;梯形Halbach交替极PMLSM能够有效抑制推力波动并保持在7%左右,适用于高精确度加工设备.
Abstract：Aimingattheproblemofthrustrippleinair-corepermanentmagnetlinearsynchronousmotor(PMLSM)andtheinfluencepermanentmagnetstructureontheutilisationofpermanentmagnets,atrap-ezoidalHalbachconsequent-poleofanair-corePMLSMwithanoptimiseddesignwasproposedfortheHalbacharray.Firstly,theelectromagneticperformanceofPMLSMinthreepoleconfigurations,Halbacharrayconsequent-pole,doubleHalbacharrayandtrapezoidalHalbacharrayconsequent-pole,wascom-paredbythefiniteelementmethod.Theairgapmagneticfieldharmoniccomponents,back-EMF,thrustandthrust-to-volumeratiowerecalculatedandcomparedrespectively.Secondly,theequivalentmagneti-zationintensitymethodwasusedtoqualitativelyanalyzetheeffectofpolestructureontheoutputperform-anceofthemotor.TheKrigingmodelwasintroducedandcombinedwithamulti-objectiveoptimizational-gorithmtooptimizekeyparameterstoimprovetheaveragethrustandthrust-to-volumeratioofthemotorandreducethrustripple,andtheParetofrontforthethreeoptimizationobjectiveswasobtained.Finally,theresultsshowthatconsequent-poleismoreefficientandsavesmanufacturingcosts.TrapezoidalHal-bacharrayconsequent-polePMLSMeffectivelysuppressthrustrippleandwhichremainsataround7%,anditissuitableforhigh-precisionmachiningequipment.
作者：缪仲翠 苏乙 张磊 赵璇 李燕 Author：MIAOZhongcui SUYi ZHANGLei ZHAOXuan LIYan
作者单位：兰州交通大学自动化与电气工程学院,甘肃兰州730070;兰州交通大学光电技术与智能控制教育部重点实验室,甘肃兰州730070兰州交通大学自动化与电气工程学院,甘肃兰州730070
刊名：电机与控制学报
Journal：ElectricMachinesandControl
年，卷(期)：2024, 28(1)
分类号：TM351
关键词：永磁同步直线电机 Halbach阵列 交替极 等效磁化强度法 Kriging模型 多目标优化
Keywords：permanentmagnetlinearsynchronousmotor Halbacharray consequent-pole equivalentmag-netizationintensitymethod Krigingmodel multi-objectiveoptimization
机标分类号：TM351TH16TP311.13
在线出版日期：2024年3月5日
基金项目：国家自然科学基金梯形Halbach交替极无铁心永磁同步直线电机特性分析与优化设计[
期刊论文] 电机与控制学报--2024, 28(1)缪仲翠 苏乙 张磊 赵璇 李燕针对无铁心永磁同步直线电机(PMLSM)存在推力波动问题以及磁极结构对永磁体利用率的影响,从结构方面着手,提出一种梯形Halbach交替极磁极结构的无铁心永磁同步直线电机,对Halbach阵列进行优化设计.首先通过有限元法对比...参考文献和引证文献
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