摘要：直线振荡电机可直接产生直线往复驱动力,具有无运动转换机构、传动效率高、振动噪声小等优势,在直线压缩机、斯特林制冷机、热电联产设备、振动能量回收等众多领域具有广泛的应用前景。该文首先详细阐述了直线振荡电机的工作原理,并在此基础上依据理想受迫谐振系统的要求,归纳了该类电机电磁特性的设计目标;其次,以时间为序,分类介绍了直线振荡电机的发展沿革和研究现状,包括各类电机的优缺点、拓扑结构以及应用变迁等;然后,以文献调研为基础,总结了目前该类电机普遍存在的四个方面的问题;最后,从工业应用需求出发,详细讨论了直线振荡电机在工艺、电磁特性和控制策略等方面存在的难点及关键问题,并对未来发展趋势进行了展望。

摘要：直线振荡电机是直线压缩机的关键部件,其性能直接影响压缩机效率,采用等效磁路法构建了E型外磁轭式-圆筒型动磁式直线振荡电机的电磁结构模型,推导了电机的磁链、磁共能以及电磁力的表达式,分析了结构参数对电机性能的影响。最后采用静态比推力试验验证了等效磁路模型的最大误差为5.12%,为电机的结构设计和优化提供理论基础。

摘要：针对短行程、高频往复运动应用场合,提出动磁式直线振荡电机新结构。该电机由单相交流电源驱动,含两"C"型外定子,无需内定子,结构简单、加工方便、电磁推力可控性好。采用等效磁路法与有限元法分析并推导该新型直线振荡电机关键参数计算公式及设计依据,提出实验测试方法,测得电机静态推力及空载反电动势。结果表明,该电机电磁推力与绕组电流成正比,与动子位移无关,电磁推力系数与反电动势系数基本相等。

摘要：为了实现快速、短行程直线往复运动的高效率及高可靠性,提出一种具有两个定子铁芯的双定子直线振荡电机结构,双定子直线振荡电机由单相电源驱动,机械振动频率与电源频率相同,铁芯叠装方式与常规旋转电机叠装方式相同.针对双定子直线振荡电机的结构特点,采用磁阻模型及有限元方法分析、推导出电机设计依据.实验结果与理论分析结果一致,电机推力与绕组电流成正比,在绕组电流恒定的情况下,推力-位移曲线平滑.

摘要：为了实现具有高可靠性的短行程高频往复运动,提出一种动磁式横向磁通直线振荡电机.该电机由单相电源驱动,铁芯叠装方式与普通旋转电机相同,具有结构简单紧凑,动子质量轻,加工难度小,力特性好等优点,适合用于人工心脏、泵、压缩机等领域.针对该电机运行特点,建立电机等效数学模型,推导电磁推力的计算公式与系统的谐振频率,采用三维有限元模型确定电机内外定子和永磁体的设计依据,提出测试方法,并测得样机的静态电磁推力与谐振频率特性.结果表明,电机在等效机械谐振点运行时获得较高的效率且推力与绕组电流成正比.

摘要：设计了一种海上浮式发电平台用单相永磁直线振荡电机,该电机在电动状态时实现平台减振功能,在发电状态时实现平台多能源互补发电。首先,根据波浪载荷、电磁负荷参数建立永磁直线振荡电机模型结构和系统振荡时域微分方程,完成电机参数匹配设计。其次,采用有限元法分析电机在空载时的气隙磁场分布情况;计算电机在电动状态时的振荡位移和振荡频域,分析电磁推力随输入电流的变化特性;研究电机在发电状态时的电动势和输出电能质量情况。最后,通过改变电机动子永磁体环结构,优化电机发电性能。分析结果表明,该电机体积小,功率密度大,适用于漂浮式发电平台减振系统,其设计与优化分析方法适用于同类振荡电机的设计与分析领域。

摘要：针对目前已有动磁式直线振荡电机结构复杂、漏磁较大等问题,提出一种动磁式横向磁通直线振荡电机,其具有动子质量轻,加工难度小,力特性好等优点,适合应用于冰箱压缩机等领域。基于建立的电机等效磁路模型推导出了电磁推力表达式,阐述了该电机电磁推力产生的机理。解析公式显示,电磁力系数与电机结构参数及永磁体材料属性等有关,而与动子位置无关。为验证磁路模型并对于电机进行`进一步分析,建立电机三维有限元模型,分析了气隙磁场特性并研究了永磁体与外定子轴向长度配合对于动子有效行程的影响。实验结果验证了模型的正确性,分析结果为该电机的优化设计提供了依据。

摘要：普通双定子直线振荡电机定子间隔处存在较大漏磁,降低了永磁体的利用率。为减小电机漏磁,设计了一种新型的内齿式双定子直线振荡电机。介绍了该新型电机的基本结构,推导出了电机电磁推力的解析公式,并通过准二维参数化有限元分析验证了其正确性;在此基础上,进一步分析了电机的气隙磁场分布,计算了不同电流和位置下的电磁推力;最后分析了该新型直线振荡电机的机械振动特性。通过与普通双定子直线振荡电机进行对比发现:内齿式双定子直线振荡电机在双定子间隔处的漏磁明显减小;在满足同一有效行程条件下,永磁体的轴向长度减小了约17%。对比结果证明了该设计的有效性。

摘要：双定子直线振荡电机采用谐振弹簧式设计,电机工作特性与运行频率直接相关。为了使双定子直线振荡电机能够获得较好的工作性能,基于气体力负载等效线性化,对于电机进行了数学建模,从理论上分析了电机运行频率对于其工作特性的影响,并通过实验进行了验证。实验结果表明,直线振荡电机的等效机械谐振频率不仅与动子质量及弹簧刚度有关,还会受负载影响而变化,随排气压力的增大而增大;而电机功率因数则在空载状态下存在两个为1的最大值。当工作频率接近机械谐振频率时,电机达到同样的排气压力所需的电流及输入功率最小,效率最高;但此时功率因数并不为1,其大小与负载及驱动频率有关。为保证电机高效稳定的运行,应根据电机工作特性曲线确定额定负载所对应的机械谐振频率作为电机的额定运行频率。

摘要：为了进一步提高动磁式直线振荡电机的推力密度,在传统E型铁心结构基础上提出一种3C型直线振荡电机,采用有限元法建立两种结构电机的2D分析模型,在此基础上,计算了电机的磁场分布和电磁推力,研究了共振状态下电机的动态性能。分析表明3C型电机可以有效缓解电机局部磁饱和,提升气隙磁密,相同激励下拥有更大的电磁推力,更好的动态性能。最后,在有限元分析基础上制作了一台3C型直线振荡电机样机,并进行了电机的静态推力测试,实验结果与有限元仿真取得了较好的一致性。研究结果对推动直线振荡电机的大功率应用具有重要意义。