直線感應(yīng)電機(jī)電磁場(chǎng)數(shù)值計(jì)算及其仿真運(yùn)行.pdf

1、直線感應(yīng)電機(jī)能夠?qū)㈦娔苤苯愚D(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)機(jī)械能，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、控制精度高等特點(diǎn)，在需要直線運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合具有廣泛的應(yīng)用前景，因此對(duì)直線感應(yīng)電機(jī)開(kāi)展深入的研究是十分必要的。盡管直線感應(yīng)電機(jī)和旋轉(zhuǎn)感應(yīng)電機(jī)具有相似的工作原理，但是由于氣隙較大、端部開(kāi)斷等特點(diǎn)使其性能與傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)感應(yīng)電機(jī)有很大的差異。本文在詳細(xì)闡述電磁場(chǎng)數(shù)值計(jì)算方法的基礎(chǔ)上對(duì)直線感應(yīng)電機(jī)的電磁特性進(jìn)行了有針對(duì)性的研究。
　　 首先，基于Maxwell方程組和介質(zhì)的

2、結(jié)構(gòu)方程本文推導(dǎo)了二維正弦電磁場(chǎng)矢量磁位滿足的渦流方程，將電磁場(chǎng)的求解歸結(jié)為矢量磁位偏微分方程的求解。根據(jù)變分原理，推導(dǎo)了與渦流方程邊值問(wèn)題等價(jià)的條件變分問(wèn)題，并對(duì)變分問(wèn)題的離散格式進(jìn)行了推導(dǎo)，對(duì)系數(shù)矩陣的整體合成和邊界條件處理方式進(jìn)行了說(shuō)明，最終將問(wèn)題轉(zhuǎn)化為-復(fù)線性方程組的求解。
　　 其次，在二維正弦電磁場(chǎng)分析的基礎(chǔ)上，給出了以初級(jí)端電壓為約束條件，通過(guò)對(duì)初級(jí)電流進(jìn)行迭代計(jì)算起動(dòng)電流的方法以及基于虛功原理計(jì)算電磁力的方法。通

3、過(guò)和仿真值的比較，表明這種計(jì)算直線感應(yīng)電機(jī)起動(dòng)性能的方法具有較高的精度。根據(jù)上述方法，分析了氣隙大小、電源頻率、次級(jí)材料以及次級(jí)厚度對(duì)直線感應(yīng)電機(jī)起動(dòng)性能的影響。
　　 再次，介紹了二維電磁場(chǎng)瞬態(tài)分析理論，并利用軟件Ansoft/Maxwell2D的瞬態(tài)模塊對(duì)-設(shè)計(jì)的磁發(fā)射用雙邊直線感應(yīng)電機(jī)進(jìn)行了瞬態(tài)仿真，研究了運(yùn)動(dòng)速度對(duì)相關(guān)物理場(chǎng)的影響、空載運(yùn)行性能、負(fù)載運(yùn)行性能以及不同的供電方式對(duì)分段直線感應(yīng)電機(jī)運(yùn)行性能的影響。通過(guò)仿真可以

4、對(duì)所設(shè)計(jì)電機(jī)的動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行預(yù)估，并根據(jù)仿真結(jié)果對(duì)設(shè)計(jì)的電機(jī)作進(jìn)一步的修改，從而避免了設(shè)計(jì)-試制-修正這種繁瑣的電機(jī)設(shè)計(jì)程序。
　　 最后，針對(duì)有限元法最終離散得到的大型稀疏復(fù)矩陣，提出了利用正交鏈表來(lái)實(shí)現(xiàn)系數(shù)矩陣的非零元素存儲(chǔ)，并對(duì)大型稀疏復(fù)線性方程組的求解方法進(jìn)行了研究，指出將復(fù)線性方程組轉(zhuǎn)化為實(shí)線性方程組來(lái)求解雖然理論上可行但是會(huì)帶來(lái)存儲(chǔ)增加以及計(jì)算量過(guò)大的問(wèn)題。將穩(wěn)定雙共軛梯度法（BiCGStab）算法引入復(fù)線性方程組的求