直线感应电机电磁特性数值计算与仿真设计.pdf

西南交通大学
硕士学位论文
直线感应电机电磁特性数值计算与仿真设计
姓名:陈红艳
申请学位级别:硕士
专业:电工理论与新技术
指导教师:张昆仑
20080601
摘要西南交通大学硕士研究生学位论文第在城市交通状况日益恶化的今天,发展城市轮轨交通系统的要求变的越来越急迫。直线电机作为一种新的城市轨道交通驱动方式,是目前研究的热点。直线电机是一种将电能直接转化成直线运动机械能而不需要任何中间转换机构的传动装置,从而较“旋转电机当浠换方的传动形式有明显的优势,如结构简单、无接触、无磨损、噪声低、速度快、精度高等。直线感应电机转子由于具有开断的端部、气隙大等结构特点,虽然与旋转电机具有相同的工作原理,但其性能有很大的差异,效率、功率因数、起动性能都是大大低于普通旋转感应电动机的。直线感应电机具有结构简单、机械可靠性高、控制精度高、能直接驱动直线运动等特点,已成功地应用于城市轨道交通中,并将发挥更大的优势作用。因此对直线感应电机开展研究是十分必要的。本文就单边直线感应电机的边端效应和电磁性能作了详尽的分析。本文首先介绍了直线感应电机的原理和特点,理论分析了直线感应电机的各种端部效应,介绍了感应电机次级的影响。之后,在分析直线感应电机与旋转感应电机物理结构差异的基础上,参考旋转电机常用的分析方法,得到了计入边端效应的完全等效电路法,并用软件对直线感应电机的稳态特性进行实例计算,得到不同电流、频率、次级材料,气隙等条件下推力,功率因数以及效率等的变化规律。采用软件对单边型直线感应电机电磁场进行二维有限元分析,研究了直线感应电机的结构参数对电机性能的影响和直线感应电机的动态特性等。最后对直线感应电机主要尺寸进行了设计。关键词:直线感应电机;等效电路;有限元计算;
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,使用本授权书。日期:多切庐氯蠩C芸冢谝荒杲饷芎笫视帽臼谌ㄊ椋日期:如喀年潞疎西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于朐谝陨戏娇蚰诖颉
学位论文作者签名:腓日期:缈年石月西南交通大学学位论文创新性说明本人郑重声明:所呈交的学位论文,是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体,均已在文中作了明确的说明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。本学位论文的主要创新点如下:⒈疚闹杏τ玫降牡刃У缏贩ㄊ墙菹虮叨讼凳秃嵯虮叨讼凳迫氲完全等效电路,考虑到直线电机的边端效应。⒗肁软件进行磁场仿真,可以直观准确的分析电机电磁场的分布,结构和制造材料对电机性能的影响,电压电流和速度的变化在推力和法向力上的作用效果等。
第绪论概述直线电机的发展与现状交通运输是国民经济的重要基础,一个国家是否发达,从其交通运输的西南交通大学硕士研究生学位论文情况就可做出判断,随着社会与经济的不断发展,对交通运输不断提出新的要求。而科学技术的迅速发展也为发展新的交通运输工具提供了条件,奠定了基础。经过人类的长期努力,当代常规交通工具已有很大进步,但与迅速发展的经济相比,还存在不少问题,如飞机误点、高速公路的堵塞与事故频繁,大量汽车使用造成的严重大气环境和噪声污染、交通工具大量耗用石油,而世界矿油资源不久将枯竭等。此外,从人类交通科学合理的角度来看,一般认为,航空的合理飞行速度应大于痟,汽车的最高合理速度应小于痟,而火车改壳暗某9婊鸪的运行速度将在痟以内。因为,火车是靠旋转的车轮和轨道的摩擦力行驶的,车轮转动的越快,摩擦力相应地就减少,从而使车速受到限制。火车只要在轨道上用轮子行驶,,即认为痟以上时,普通车轮已失出摩擦力,不能产生推力。而要想研制出痟以上时速的高速列车,就必须使列车车辆悬浮起来行驶,所谓车辆悬浮就是车辆本身与路面之间没有机械接触,能做到这一点的,目前只有用直线电机驱动的磁悬浮列车,简称磁悬浮列车。直线电机在实现新的理想的交通输送工具方面,发挥了重要的作用,它所具有的高速、舒适、安全、无污染、无噪音、无振动、节能等优点越来越获得了人们的青睐。直线电机与旋转电机相比,在实现直线运动的应用中具有很多旋转电机所不具有的优点,因此在近几年的发展速度之