基于動磁式永磁同步直線電機定位力的研究
黃玉平，吳紅星，洪作光，李立毅
（哈爾濱工業(yè)大學哈爾濱150001)
摘要：針對永磁同步直線電機定位力大的缺點，文章分析了動磁式永磁i司步電動機的定位力產(chǎn)生的基本原理；借鑒永磁同步旋轉電機的齒槽力的分析方法，分析了動磁式永磁同步直線電機的端邊效應定位力，并得出定位力計算方法，分析了齒槽定位力，得出了齒槽定位力的****值表達式，利用軟件建立的永磁同步電機定位力模型．仿真動磁式直線電機的定位力情況，得出動磁式直線電機邊端定位力很小的結論。
關鍵詞：動磁式；永磁直線電機；定位力
中圖分類號：tm359.4; tm351；tm341 文獻標志碼：a 文章編號：1001-6848（2010）06-0028-04
0引 言
直線電機是一種將電能直接轉換成直線運動的機械能的動力裝置，永磁直線電機的不足之處就是它的定位力比較大。定位力較大會導致電機推力產(chǎn)生較大波動，惡化電機的運行特性，甚至使電機產(chǎn)生振動與噪聲。本文分析了動磁式永磁同步電動機( pmlsm)的定位力產(chǎn)生的基本原理；通過定性的分析邊端定位力，得出pmlsm邊端定位力很小的結論；借鑒永磁同步旋轉電機的齒槽力的分析方法，分析pmlsm的端邊效應定位力，并得出定位力計算方法，分析了齒槽定位力，得出了齒槽定位力的****值表達式。
1永磁同步直線電機推力波動因素
系統(tǒng)內(nèi)部擾動有如下兒種類型：
齒槽推力波動這是由pmlsm動子鐵心寫定子磁場相互作用而產(chǎn)生的。在無電樞電流的情況下，動子運動時，由于動子齒槽的存在或動子鐵心磁阻的變化而產(chǎn)生的推力波動，就是齒槽推力波動。這一推力波動是交變的，它與定子的位置有關，是pmlsm動子結構與永磁勵磁磁場的函數(shù)。
紋波推力擾動 在pmlsm中，為產(chǎn)生恒定推力，要求pmlsm動子電樞反電動勢和由逆變器輸入動子電樞的相電流都必須是正弦的。但實際上，由于動子繞組空間分布形狀的非正弦性、永磁體形狀上的原因以及動子齒槽的存在，反電動勢不可能是正弦的。這樣，必然會引起推力脈動。通常，將這種由反電動勢或動子電流諧波引起的脈動推力稱為紋波推力，紋波推力實質(zhì)上是由pmlsm定子和動子諧波磁場相互作用產(chǎn)生的。
磁阻推力波動這是由pmlsm動子繞組電流激勵磁場與定子磁阻變化相互作用而產(chǎn)牛的推力波動。在^極pmlsm中定子磁阻變化明顯，表現(xiàn)為動子繞
基于動磁式永磁同步直線電機定位力的研究黃玉平，等組自感隨轉子位置變化，而對于采用表面凸裝式磁極pmlsm，其磁阻推力波動對推力平穩(wěn)性的影響較小。
永磁體磁鏈諧波擾動 因為溫度的變化、永磁體充磁的不均勻性、電流過載飽和時的電樞反應等等都會改變永磁體特性，從而導致pmlsm實際運行中f是一個時變量。其影響反映在d軸電壓方程式中，即磁鏈
永磁體磁鏈的變化將直接影響到pmlsm輸出推力的平穩(wěn)性，產(chǎn)生諧波擾動。
端部效應由于鐵心開斷而在氣隙中出現(xiàn)脈振磁場和反向行波磁場的效應，稱為第一類縱向邊緣效應。當直線電動機的動子以很高的速度相對于定子運動時，在定子的進入端和離開端還會產(chǎn)生磁場畸變。這種類型的磁場畸變稱為第二類縱向邊端效應。此外，在扁平型的直線電動機中，當電磁氣隙與初級鐵心寬度的比值較大，而次極的寬度又等于初級鐵心寬度時，則不論有沒有次極的反作用，都必須考慮橫向（即隨著槽的方向）邊緣磁場的削弱，這種效應稱為第一類橫向邊緣效應，當存在次極的反作用時，橫向磁場的分布還受到次極的寬度及其電導率的影響，此時的橫向磁場分布的不均勻稱為第二類橫向邊緣效應。
電阻變化擾動在pmlsm實際運行時．溫度的變化與磁場的飽和會導致pmlsm參數(shù)（動子電樞電阻、動子電樞自感、動子電樞互感）發(fā)生變化。這樣，依據(jù)pmlsm額定參數(shù)并按照經(jīng)典控制理論設計的調(diào)節(jié)器會因參數(shù)變化而導致無法實現(xiàn)所需的零、極點對消，從而造成電流閉環(huán)控制性能降低。這不僅影晌pmlsm的動態(tài)解耦效果，同時也不利于永磁直線同步電動機速度閉環(huán)控制性能的提高。
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