變極距雙邊直線感應(yīng)電機(jī)理論與設(shè)計(jì)研究.pdf

1、電磁加速系統(tǒng)由能量存儲系統(tǒng)，電力電子系統(tǒng)，直線電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)四個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成。電磁加速驅(qū)動系統(tǒng)中，直線電機(jī)是驅(qū)動的動力源，直接驅(qū)動負(fù)載作直線運(yùn)動。適用于電磁加速器驅(qū)動的直線電機(jī)主要有直線感應(yīng)電機(jī)、永磁型直線同步電機(jī)以及超導(dǎo)勵(lì)磁型直線同步電機(jī)。其中，由于直線感應(yīng)電機(jī)具有次級結(jié)構(gòu)簡單堅(jiān)固，質(zhì)量小，制造和運(yùn)行成本低，運(yùn)行安全可靠，逆變器大功率開關(guān)器件開關(guān)頻率較低等優(yōu)點(diǎn)，因而選擇長初級雙邊直線感應(yīng)電機(jī)作為加速器的驅(qū)動電機(jī)。
　　本

2、文將針對電磁加速器中最為核心的驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)行深入研究，根據(jù)加速的特殊性，提出了一種新型的變極距雙邊直線感應(yīng)電機(jī)作為加速驅(qū)動。傳統(tǒng)直線電機(jī)控制時(shí)通常采用控制電流頻率的方法控制電磁推力輸出，且需要實(shí)時(shí)檢測速度位移量進(jìn)行反饋，當(dāng)高速時(shí)所需電流頻率增大，必然受到逆變器開關(guān)頻率的限制。介于此所提出的變極距直線感應(yīng)電機(jī)在加速過程中電流頻率恒定不變，且無需進(jìn)行反饋控制，因而即可以優(yōu)化控制方式，又可以減小電機(jī)損耗。
　　本文首先建立了變極距雙邊直線

3、感應(yīng)電機(jī)一維場和二維場方程，分析氣隙磁場組成部分，求解氣隙磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度表達(dá)式，并分析了端部效應(yīng)對氣隙磁場的影響，以及極距的變化對磁場強(qiáng)度和端部效應(yīng)的影響。根據(jù)已求得的氣隙磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度表達(dá)式，推導(dǎo)分析電機(jī)的各項(xiàng)動態(tài)性能。
　　其次，推導(dǎo)符合加速用的考慮端部效應(yīng)影響的變極距長初級雙邊直線感應(yīng)電機(jī)等值電路。采用端部效應(yīng)系數(shù)對端部效應(yīng)進(jìn)行修正，并求解各修正系數(shù)表達(dá)式。分析極距的變化對等值電路參數(shù)值的影響，并采用路的理論仿真分析極距的變

4、化對端部效應(yīng)特征參數(shù)的影響。
　　再次，根據(jù)實(shí)際加速指標(biāo)要求，對變極距直線感應(yīng)電機(jī)各設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算選取，仿真分析極距的變化對磁路參數(shù)、電路參數(shù)的影響。提出極距分段變換和極距連續(xù)變換兩種變極距直線電機(jī)設(shè)計(jì)方式。
　　隨后，將變極距模式拓展為變相寬度的形式，推導(dǎo)任意位置處的相帶寬度和任意位置處的極距大小表達(dá)式，分析次級參數(shù)量和空氣阻力等外界因素對電機(jī)性能的影響。分析變極距雙邊直線感應(yīng)電機(jī)極距連續(xù)變化時(shí)氣隙磁場情況，求取不同區(qū)域