永磁直线振荡电机优化设计文献综述

 2022-11-21 03:11

文献综述(或调研报告):

1.直线振荡电机研究现状

文献[1,2,3]表明:当前,直线电动机用于运煤机、起重机、空压机、电动门以及磁悬浮列车的研究都得到了飞速的发展.传统的活塞式压缩机通过机械曲柄连杆机构将旋转电机的旋转运动转变成活塞的往复运动. 直线压缩机是一种直接采用直线电动机来做驱动源的新型压缩机, 非常适合用于人工心脏、泵、制冷压缩机等领域[1].在发达国家的低温制冷机中已有应用, 目前对直线振荡电机进行研究的国家主要有日本、德国、美国、韩国等,而国内的研究相对较少. 冰箱制冷大约要消耗家庭总用电量的20 %~ 40%,因此降低压缩机驱动电动机能耗是提高整机效率的有效途径[ 2,3]

2.直线振荡电机的理论研究

直线电机的工作原理与旋转电机相似,它也有直流、交流、步进、永磁、电磁、同步和异步等多种类型。从其结构来讲,它又有动圈式、动铁式、平板型和圆筒型等形式。由于直线电机结构的特殊性,有许多理论分析方法,主要有:直接解法、分层理论与傅立叶法、有限元法、边界元法等[4].本文主要采用有限元法,有限元法最初只是用来求解工程应力方面的问题,后来用来解决偏微分方程组。实际上,有限元法非常适合于求解直线电机的电磁场方程.有限元法首先将电机的求解区域进行剖分,在二维情况下,剖分成一系列连续的三角形或四边形单元;三维情况下剖分成一系列连续的六面体单元,单元节点上的矢量磁位 A按照预先假设的变化方式进行计算,然后从 Maxwell基体方程出发,导出一组以磁场矢量磁位 A为变量的偏微分方程。方程求解的精度与剖分单元的数量有关。目前,采用二维有限元法计算直线电机的电磁场分布和工作特性已得到较广泛的应用[5]。随着计算机技术的发展和对有限元法本身的改进,三维有限元法也被越来越多地用于直线电机的分析计算[6],本文采用二维有限元法。

3.动磁式直线振荡电机建模与Ansoft仿真

文献[7,8,9]提出采用 Ansoft 电磁场有限元二维瞬态场分析软件[10]对动磁式直线振荡电机进行性能模拟的方法. 利用有限元仿真软件平台 Ansoft,建立圆筒型动磁式直线振荡电机的有限元瞬态分析二维模型,对电机进行计算,得到了电机的电磁性能并对其进行观察和分析,主要包括电机运行时的磁力线分布图、磁通密度云图分布,以及电机产生的推力、电流、动子的速度和行程随时间变化的曲线图等特性,从而对电机进行优化设计。

4.动磁式直线振荡电机优化设计过程中要考虑到的因素

文献[11,12,13]指出直线振荡电机的运行性能(如推力、电流、动子

行程等)受到动子质量、线圈匝数、气隙宽度大小等参数的影响.根据具体的设计

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