横向磁场直线开关磁阻电机的设计.docx

摘要：横向磁场线性开关磁阻电机，简称TFLSRM，是研究人员近几年开始研究的开关磁阻型电机。TFLSRM具有结构简单丶易操作的外部特点，而且其提速快，性能优异，并且工作效率比传统电机的工作效率高出很多，现状大部分国家厂商都着手研发TFLSRM,以跟上时代发展的步伐。由于他的结构简单，这样就可以比较容易的根据系统需要来设计电机模型。

本课题主要以 TFLSRM为设计对象，以高转矩能力及低转矩脉动为设计目标，通过分析 TFLSRM电机的磁场分析了 TFLSRM电机的主要尺寸以及漏磁通对电机输出的影响。优化电机结构尺寸，有效屏蔽漏磁。

本文通过运用ANSYS进行有限元分析，分别得出磁场的分布曲线丶磁化曲线丶力与电感的计算结果等数据，最后得出结论，采用添加永磁体的方法对漏磁进行屏蔽，对样机的气隙磁场进行分析调整，最后通过对所建的TFLSRM输出特性分析，看设计是否达到要求。

    本文首先介绍了本课题的背景和研究意义，然后在此基础上选出研究方向，又通过对TFLSEM的物理特征和性能建立起电机模型，最后通过对该模型运行ANSYS有限元分析和MATLAB输出特性分析，得出结论，验证所建模型的是有效的。

关键词：TFLSRM；解析模型；ANSYS有限元分析；MATLAB仿真。

目 录

摘 要

ABSTRACT

第一章 绪论-1

1.1课题背景和研究意义-1

1.1.1直线电机分类-1

1.1.2直线开关磁阻电机分类-2

1.2 半磁浮式TFLSRM的应用现状分析-3

1.2.1国内应用现状-3

1.2.2国外应用现状-4

1.3本课题的主要研究内容-4

1.4本文研究的内容-4

第二章横向磁场直线开关磁阻电机基本理论-6

2.1 TFLSRM的基本结构-6

2.2 TFLSRM基本原理及其特点-6

2.1.1TFLSRM的基本原理-6

2.1.2 TFLSRM特点-7

2.3 TFLSRM的数学建模-7

2.3.1等效磁路的建立-7

2.3.2气隙磁导的计算-8

M 为图 2-1 中气隙 2 处对应的硅钢片齿宽。-11

第三种情况下另外 2 个气隙磁导为-12

2.4次极极宽和气隙宽度对牵引力和法向力的影响-12

2.4.1次级极宽对牵引力和法向力的影响-12

2.4.2气隙宽度对牵引力和法向力的影响-13

2.5本章总结-13

第三章 横向磁场直线开关磁阻电机的设计-14

3.1引言-14

3.2电机参数设计原则-14

3.2.1极宽确定的必要条件-14

3.2主要参数的确定-15

3.2.1绕组电压-15

3.2.2功率-16

3.3.3每相绕组串联匝数-17

3.3.4气隙的选择-17

3.3.5电流密度和槽满率-17

3.4应用设计-17

3.4.1设计要求：-17

3.4.2相数、极数、绕组供电电压-17

3.4.3主要参数-18

第四章  TFLSRM的有限元分析-20

4.1引言-20

4.2ANSYS的简介-20

4.3ANSYS的基本原理-21

4.3.1基本方程-21

4.3.2边界条件-21

4.4基于有限元计算的TFLSRM静态特性分析-22

4.4.1TFLSRM三维有限元计算的实现-22

4.5三维计算结果-24

4.5.1磁场分布-24

4.5.2力的计算结果-26

4.5.3电感的计算结果-28

4.5.4磁化曲线-29

4.6结果分析-30

第五章 基于MATLAB的TFLSRM的输出特性分析-31

5.1引言-31

5.2建立TFLSRM的仿真模型-31

5.2.1模型划分子系统-32

5.2.2通信模块OpComm的插入-33

5.2.3系统连接-35

5.3仿真分析-35

5.4本章总结-36

第六章 结论-37

参考文献-38

致谢-41