摘要：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。

摘要：针对不对称磁极V型内置式永磁同步电机进行有限元优化耗时长的问题,提出了基于BP神经网络代理模型的优化算法。基于有限元模型对采样点进行性能计算,构建样本数据库,将转子相关结构参数作为优化变量,以高平均转矩和低转矩波动为优化目标。基于样本数据使用BP神经网络得到代理模型,采用NSGA-Ⅱ算法进行了结构优化。结果表明,优化后的结构参数具有较高的精确度,采样过程比直接基于有限元优化减少了90.7%的有限元模型调用次数。

摘要：常导高速磁浮列车长定子直线同步电机由于特殊的分离结构,气隙由悬浮与导向系统决定,导致牵引力与悬浮力容易受到悬浮与导向系统性能的影响。研究了一个长定子段下垂、悬浮磁极模块纵向倾斜和横向偏移三种工况对气隙的影响,基于有限元软件建立了2D与3D有限元模型,计算分析了长定子直线同步电机的牵引力和悬浮力,揭示了气隙变化对力的影响规律。分析结果可以为高速磁浮列车的牵引系统设计与控制提供参考。

摘要：本文建立了Spoke永磁同步电机电磁-机械-温度场多物理场有限元模型,完成了方案设计和性能分析。首先采用等效方式考虑横向边端效应建立了快速的二维电磁模型,设计了转子铁心一体式结构并进行了优化,仿真得到电磁性能和额定工况损耗;然后建立三维转子机械强度分析模型,在加大负荷条件下仿真计算了转子应力和形变;其次研究了绕组及绝缘的等效处理方法,建立Fluent温度场模型,以电磁模型中的损耗作为热源,仿真模拟了电机额定工况下的动态温升;最后制作了样机并进行了电磁性能和温升试验,验证了多物理场有限元模型与设计方案的准确性。

摘要：无槽圆筒型永磁直线同步电机(slot-less tubular permanent magnet linear synchronous machine,STPMLSM)既避免了齿槽结构引起的齿槽力,又解决了初级铁心加工困难的问题,其推力波动主要来源是初级铁心端部效应和三相绕组电感不对称,介于齿槽结构与空心结构之间,推力波动的准确计算是此类电机设计与优化的关键。建立考虑初级端部效应的STPMLSM精确子域解析模型,能够快速计算空载与负载工况下的气隙磁密与推力波动,保证计算结果的准确性和高效性。基于该解析模型,提出初级铁心长度、三相绕组位置及匝数分配的综合优化方法,有效降低STPMLSM的负载推力波动,样机的推力波动从11.04%降到2.78%。最后,有限元模型和样机实验验证精确子域解析法及优化方案的正确性。

摘要：直线感应电机结构简单、成本低、应用范围广。在低速运行时,运行频率很低,此时次级结构的改变将使得电机的最大推力点产生偏移。该文采用等效电阻率,基于集中参数等效电路,计算次级采用不同结构与不同材料时的推力特性,分析从低频到高频范围内频率对推力的影响,得到优化结果,并通过有限元模型进行验证。最后,通过一台样机实验,验证了分析模型的正确性。研究结果为低频直线感应电机的次级优化设计提供了参考依据。

摘要：空心永磁直线电机(PMLSM)具有高速、高加速度、高精度等优点,在多种直线直驱场合获得广泛的应用。本文针对一个应用于垂直运行场合的3线圈空心PMLSM建立了解析模型,计算了空载反电势与推力,并由有限元模型进行了验证,然后在分析了关键结构参数对推力的影响后,采用遗传算法完成了三种不同槽极配合空心PMLSM的优化设计,得到推力密度高且推力波动小的优化方案,研究为该类电机的优化设计提供了参考。

摘要：高速磁浮交通系统采用长定子直线同步电机驱动技术,直接影响系统的最高速度、加减速能力和运行效率,也与悬浮系统和导向系统强耦合,进而会影响系统的安全性、经济性和舒适性。文章分析了国内外高速磁浮交通系统驱动技术,论述了高速磁浮长定子直线同步电机的现状与不足,在对存在问题和挑战进行讨论的基础上,围绕优化长定子直线同步电机结构、精确计算长定子直线同步电机复杂变工况高速运行动态性能和复杂应用环境适应性设计3个问题,提出了针对600 km/h速度级高速磁浮交通系统驱动技术研究与开发的建议。

摘要：本文分析了一个U型Halbach空心永磁直线同步电机(IPMLSM)的推力波动。首先推导了dq0坐标系下的推力方程和电感方程,以此分析了电枢绕组互感不对称对推力波动的影响,然后基于有限元仿真得到的三相不对称电流,利用快速傅里叶变换和对称分量法,分析了电流谐波分量和电流不对称性对推力波动的影响。分析表明,电流不对称导致的负序电流是IPMLSM推力波动的主要原因。研究结果为该类电机的优化设计提供了依据。

摘要：以高加速度与高推力密度为设计目标,设计了一种平板双边型永磁直线电机。首先通过分析极槽配合对推力性能的影响,选择了合适的极槽配合;其次采取抑制推力波动的措施对结构进行了优化,并对动子结构进行轻量化设计以提高加速度;然后基于有限元研究了两种电密情况下的电感参数和推力性能,得到空载运行情况下的动子加速度;最后,研究了两台组合式结构或永磁分段斜极的方法进一步降低推力波动,实现了大推力、低波动和高加速度的设计目标。