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

TM351; 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...

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Bibliographic Details
Published in电机与控制学报 Vol. 28; no. 1; pp. 164 - 176
Main Authors 缪仲翠, 苏乙, 张磊, 赵璇, 李燕
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 兰州交通大学 自动化与电气工程学院,甘肃 兰州 730070 2024
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
Subjects
交替极
永磁同步直线电机
Halbach array
等效磁化强度法
equivalent mag-netizationintensity method
Kriging model
Kriging模型
多目标优化
multi-objective optimization
Halbach阵列
permanent magnet linear synchronous motor
consequent-pole
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ISSN1007-449X
DOI10.15938/j.emc.2024.01.016

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Summary:TM351; 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.
ISSN:1007-449X
DOI:10.15938/j.emc.2024.01.016