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第

44

卷第

3

期

2010

年

3

月

浙 　江 　大 　学 　学 　报

(工学版)

Jo urnal of Zhejiang U niversit y ( Engineering Science)

Vol . 44 No . 3

Mar . 2010

收稿日期

: 2008 - 08 - 24 .

浙江大学学报

(

工学版

)

网址

: www. journal s. zju. edu. cn/ eng

基金项目

:

“十一五”

国家科技支撑计划资助项目

11504

2

Q Y

2

007) .

作者简介

:

黄明星

1976

—

) ,

男

,

江西玉山人

,

博士生

,

从事直线电机和新型永磁电机及其应用的研究

. E

2

mail : minshing @163. co m

通信联系人

:

叶云岳

,

男

,

教授

,

博导

. E

2

mail : yeyunyu/ e @yahoo . co m. cn

DO I : 10. 3785/ j. issn. 1008

2

973X. 2010. 03. 024

内置永磁体双励磁直线同步电机的设计与优化

黄明星

,

叶云岳

,

刘 　壮

(

浙江大学 电气工程学院

,

浙江 杭州 　

310027)

摘 　要

:

针对磁浮列车现有的全电励磁直线同步电机悬浮力有限 、

励磁耗能多的不足

,

提出内置永磁体双励磁直线

同步电机结构

.

详细介绍了该结构的构成和特点

,

对永磁体励磁部分和电励磁部分分别进行解析计算

,

并校核次级

受力强度

.

对该电机进行有限元分析的建模

,

并求解出电机内的磁场分布情况

.

通过基于有限元方法求解出的空载

悬浮力和空载漏磁系数的比较

,

优化电机的

4

个关键结构尺寸参数

.

将内置永磁体双励磁结构与全电励磁结构及

另一种双励磁结构进行了对比分析

,

结果表明

,

这种结构的电机具有悬浮力较大 、

励磁耗能少 、

永磁体散热好等优点

.

关键词

:

直线同步电动机

;

双励磁

;

混合励磁

;

内置永磁体

;

有限元分析

中图分类号

: TM 359. 4

　　　　文献标志码

: A

　　　　　文章编号

: 1008 - 973 X(2010) 03 - 0544 - 06

Design and optimization of dual excitation l inear synchronous

motors with internally placed permanent magnets

HU AN G Ming

2

xing , YE Yun

2

yue , L IU Zhuang

( Col le ge of Elect rical En gi nee ri n g , Zhe j i an g U ni ve rsit y , H an gz hou 310027 , Chi na)

Abstract : Dual excitatio n linear synchro no us moto r s ( L SM ) wit h inter nally placed permanent magnet s

( PM ) were p ropo sed to overco me t he sho rtco mings of elect ro magnetic excitatio n linear synchro no us

moto r s used in maglev t rains , which incl ude limited suspensio n fo rce and mo re excitatio n energy. The

st r uct ure and feat ure of t hi s kind of linear moto r were int ro duced. Then t he parameter s of permanent mag

2

net s and elect ro magnetic windings were analytically calculated , and t he st ress of seco ndary was checked. A

finite element analysis mo del of t he mo to r was built , and t he di st ributio n of magnetic field was solved.

Fo ur impo rtant dimensio nal parameter s of t he moto r seco ndary were op timized t hro ugh co mparing t he

no

2load suspension force and the no2load leakage coefficient that worked out with finite element method.

Co mpared wit h an elect ro magnetic excitatio n moto r and t he ot her dual excitatio n moto r , t he p ropo sed line

2

ar moto r ha s so me advantages , such as bigger suspensio n fo rce , less excitatio n energy , bet ter heat

2sinking

capacit y of per manent magnet s.

Key words : linear synchro no us moto r s ; dual excitatio n ; hybrid excitatio n ; internally placed per manent

magnet s ; finite element analysis

　　电磁悬浮式磁浮列车使用的长定子直线同步电

机 ,其次级励磁一般为电励磁方式 ,如德国 TR 系列
磁浮列车使用的直线电机驱动系统. 全电励磁方式
受到电励磁悬浮磁铁体积 、

容量 、

散热条件等指标的

限制 ,其励磁磁动势有限 ,因而其产生的悬浮力有
限 ;且全电励磁方式需要消耗较多电能 ,使其运行效
率不高

[ 1

2

2 ]

. 用高性能的永磁体替代电励磁绕组产生

的励磁磁场具有更大的悬浮力 ,提高了直线电机的