基于表面响应模型法的城市轨道交通用直线感应电机次级结构优化

建立了城市轨道交通用单边直线感应电机(SLIM)的3D有限元模型,通过次级结构参数化分析研究了次级结构参数对电机启动力特性的影响,找出了两个对启动力特性影响较大的参数,即次级铝板厚度与次级宽度。建立了仅需少量3D参数化有限元的分析结果,以及基于神经网络的SLIM启动力特性的表面响应模型。基于SLIM的表面响应模型,以次级铝板厚度与次级宽度为设计变量,以获得最大启动推力及最小法向力为优化目标,利用多目标遗传算法对SLIM次级结构参数进行了优化。提出了结合直线电机综合力性能指标进行最佳次级结构参数选择的方法。仿真与实验结果验证了电机表面响应模型以及优化方法的有效性。     

模块化永磁直线同步电机考虑制造公差的推力鲁棒性优化

模块化永磁直线同步电机（MPMLSM）具有效率与推力密度高、可靠性和可加工性好等优点,非常适用于长行程运输系统;缺点是批量生产中性能易受到加工公差的影响。针对这一问题,该文提出了一种考虑制造公差的综合多目标鲁棒优化设计方法。首先,基于六西格玛设计方法建立了鲁棒优化模型;其次,采用拉丁超立方采样方法在尺寸公差范围内根据正态分布规律进行抽样,模拟大规模生产时电机尺寸受公差影响可能会出现的各种变化;再次,在尺寸优化范围内均匀抽样构成足够的训练样本,由有限元软件仿真这些抽样方案的推力性能,并基于反向传播神经网络建立电机设计代理模型;然后,应用该代理模型对拉丁超立方采样得到的样本进行电机性能的计算,求解样本整体对应的各优化目标的均值与方差,进而计算多目标优化的适应度;最后,采用非支配排序遗传算法Ⅱ进行全局优化,得到鲁棒优化方案,与不考虑公差的确定性优化方案相比,验证了该方法的有效性。鲁棒优化方案虽然略微增加了电机体积和推力波动,但是其失效概率低,受公差影响小,更加符合产品批量生产过程中的质量要求。     

遗传模拟退火算法在圆筒型直线感应电机优化设计中的应用

本文采用遗传模拟退火算法对圆筒型直线感应电机进行优化设计。该优化算法把模拟退火算法结合进遗传算法中,这样在保证获得较好的全局搜索能力的同时,又加快了遗传算法在峰值附近的收敛,提高了遗传算法的效率。     

长定子直线同步电机的电抗计算与力的分析

本文讨论了长定子直线同步电机的主漏磁场，引入相应的电抗计算公式。采用基于状态方程的仿真模型，研究悬浮力、推力与气隙、功角之间的关系，为长定子同步直线电机的运行控制提供理论基础。     

混合励磁直线同步电机的磁场与推力

介绍了一种混合励磁直线同步电机，它的气隙磁场由磁极上的永磁体和电励磁绕组共同提供，采用有限元方法研究了气隙磁场并计算了电机的推力，实验结果很好地验证了有限元分析的结果，另外还提供了一个与同结构电励磁电机进行推力对比的实验结果。研究表明混合励磁直线同步电机的磁场可调，推力大而且变化灵活，既具有永磁直线同步电机的优点，又具有电励磁直线同步电机的优点。     

动磁式直线振动电机的特性研究

文中介绍了动磁式直线振动电机的结构，采用有限元方法建立了2D分析模型，在此基础上，计算了电机的气隙磁场和电磁推力，研究了永磁体尺寸对电机推力、吸引力的影响，并讨论了它在恒振幅工作时的线圈电流，相应的实验结果验证了有限元模型的正确性。分析表明在电机工作时气隙磁场也不断地移动和改变，而且在工作行程内电磁推力基本与线圈电流成正比。分析结果将为该类电机的优化设计提供依据。     

双定子直线振荡电机的设计

为了实现快速、短行程直线往复运动的高效率及高可靠性,提出一种具有两个定子铁芯的双定子直线振荡电机结构,双定子直线振荡电机由单相电源驱动,机械振动频率与电源频率相同,铁芯叠装方式与常规旋转电机叠装方式相同.针对双定子直线振荡电机的结构特点,采用磁阻模型及有限元方法分析、推导出电机设计依据.实验结果与理论分析结果一致,电机推力与绕组电流成正比,在绕组电流恒定的情况下,推力 位移曲线平滑.     

磁悬浮列车用直线电机的有限元分析和电感计算

为研究磁悬浮列车长定子直线电机的性能,以德国TR08型磁悬浮列车长定子直线同步电机尺寸为基础,基于有限元方法建立了一个悬浮电磁铁模块的分析模型,对其牵引和悬浮电磁场进行了较为系统的分析,得到了不同动子极距下牵引和悬浮力的变化曲线.重点研究了长定子直线同步电机在分别改变定、动子电流和气隙大小的情况下,以及定动子绕组交直轴电感的变化情况,并通过多项式拟合和傅立叶分解得到了交直轴电感的经验公式.仿真结果表明,定子电流对气隙磁场和电感影响较小,当动子极距为266.5 mm时电机性能较佳,拟合得到的经验公式具有较高的精确度,平均误差小于5％.     

双三相永磁直线同步电机的推力波动及抑制

基于有限元模型,分析了双三相永磁直线同步电机的推力波动,其包括两个由直线结构引起的分量,一个分量是由铁心开断引起的磁路不对称所产生,另一个分量由绕组空间位置不对称引起的电感不对称所产生.针对前者,采用优化铁心边端齿的方法来抑制;针对后者,则提出不等匝数绕组结构来抑制,并通过优化得出了性能最佳的匝数配合.最后,计算优化的电机结构每相绕组自感和互感,显示了电感对称性得到了提高,表明该方法能降低推力波动.最后通过样机验证了模型的准确性.     

长定子直线同步电机齿槽效应的计算与影响

采用解析算法计算常导高速磁悬浮列车长定子直线同步电机(LSM)的电磁性能,计算模型考虑了长定子的齿槽结构,在LSM的一对极下,沿运动方向建立磁导率方程和励磁磁动势方程,然后根据傅里叶级数展开法求解方程,得到气隙磁通密度沿运动方向的分布,显示了齿槽效应的影响.之后,基于有限元模型计算不同运行速度下齿槽效应对力特性、励磁绕组感应电动势与铁心损耗的影响.结果发现,齿槽效应会导致推力波动增大,励磁绕组中产生感应电压,励磁铁心损耗增大,且随着速度的增加这些影响越明显.