基于等效磁路法的新型双动子直线振荡电动机设计_谢洁飞

专利名称：直线感应电机驱动特性分析等效电路及分析方法专利类型：发明专利
发明人：徐伟,穆朝絮
申请号：CN201410131650.X
申请日：20140402
公开号：CN103904978A
公开日：
20140702
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种直线感应电机驱动特性分析等效电路及分析方法。

把Maxwell方程和绕组函数法相结合，从直线感应电机初级实际绕组的分布出发，得到直线感应电机的初级绕组函数、次级基波绕组函数和次级边端效应波绕组函数。

然后根据绕组函数基本理论，分析计算出直线感应电机的等效电感、运动电势系数，并建立直线感应电机的电压和磁链方程式，进一步建立直线感应电机新型等效电路模型。

利用新型等效电路模型，对直线感应电机的稳态和动态特性进行分析。

本发明从电机的实际绕组分布情况出发，合理考虑了直线感应电机的横向边缘效应、纵向边端效应和初级半填充槽对电机电感和次级电阻的影响，可对直线感应电机的驱动特性进行准确有效的分析。

申请人：华中科技大学
地址：430074 湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号
国籍：CN
代理机构：华中科技大学专利中心
代理人：廖盈春
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基于等效磁路法的轴向磁场磁通切换型永磁电机静态特性分析徐妲;赵旭鸣;林明耀;付兴贺;郝立;李欣哲【摘要】轴向磁场磁通切换型永磁(AFFSPM)电机是一种轴向长度短、转矩密度高的新型永磁电机.该电机磁场呈三维分布,与径向磁场电机不同,需要对该电机进行三维有限元分析,从而增加了电机分析和优化时的计算时间和成本.基于等效磁路法分析了AFFSPM电机的静态特性,建立了AFFSPM电机的非线性等效磁路模型,采用该模型计算、分析了气隙磁密、空载永磁磁链、反电动势和电感等特性,并与采用三维有限元方法的计算结果进行比较,验证了AFFSPM电机等效磁路模型的准确性,表明等效磁路模型适用于AFFSPM电机初始设计和分析.%Axial field flux-switching permanent magnet (AFFSPM) machine was a novel machine with short axial length and high torque density.The 3-D distributed magnetic flux of the AFFSPM machine required the 3-D field analysis which increased the calculation time and cost of analysis and optimization.A nonlinear equivalent magnetic circuit model of the AFFSPM machine was built,and the static characteristics of the AFFSPM machine,including the air-gap flux density,permanent magnetic flux linkage,back electromotive force and inductance characteristics were calculated and analyzed based on equivalent magnetic circuit model.The calculated results were compared with those predicted by 3-D finite element method.The analysis results with two methods consist well,the feasibility of the proposed equivalent magnetic circuit model were verified.【期刊名称】《电机与控制应用》【年(卷),期】2017(044)011【总页数】6页(P79-84)【关键词】轴向磁场;磁通切换;等效磁路法;电磁特性【作者】徐妲;赵旭鸣;林明耀;付兴贺;郝立;李欣哲【作者单位】东南大学电气工程学院,江苏南京 210096;国家电网江苏省电力公司检修分公司,江苏南京 210096;东南大学电气工程学院,江苏南京 210096;东南大学电气工程学院,江苏南京 210096;东南大学电气工程学院,江苏南京 210096;国家电网江苏省无锡供电公司,江苏无锡 214100【正文语种】中文【中图分类】TM301.2双定子或双转子结构的轴向磁场磁通切换型永磁(Axial Field Flux-Switching Permanent Magnet,AFFSPM)电机因其结构紧凑、体积小、工作稳定、转矩密度高和效率高等优点备受国内外研究人员的关注和研究[1-7]。

基于ansoft的动磁式直线振荡电机的研究张博;时岩;孙志懿;张洪生【摘要】This paper researches on a linear compressor with a new type moving magnet linear oscil ation motor and aims to design and develop a linear motor with high frequency and high power. It also describes the two structures of the moving magnet linear oscil-lation motor in detail, calculates its important performance parameters by the finite element software, completes its prototype pro-cessing and according to its prototype and existing experimental conditions, establishes a set of test system to test its thrust coeffi-cient and analyse the influencing factor on its thrust.%针对一种新型的直线压缩机用动磁式直线振荡电机展开研究，旨在设计研发出一种高频大功率的直线电机。

详细介绍了2种动磁式直线振荡电机的结构，确定了动磁式直线振荡电机的结构方案。

利用有限元软件计算出该直线振荡电机的重要性能参数。

完成动磁式直线振荡电机样机加工，用样机建立试验系统，测试其比推力系数，并分析了影响其比推力的因素。

【期刊名称】《机械制造与自动化》【年(卷),期】2016(000)005【总页数】4页(P174-177)【关键词】直线电机;有限元;比推力;仿真分析【作者】张博;时岩;孙志懿;张洪生【作者单位】南京理工大学，江苏南京210094;南京理工大学，江苏南京210094;南京理工大学，江苏南京210094;南京理工大学，江苏南京210094【正文语种】中文【中图分类】TM3直线振荡电机是具有直驱优势的集驱动、传动于一体的新型电机，主要用于短行程、高频往复直线运动场合，可将电能直接转换为直线运动形式的机械能而无需任何中间转化装置，其传动链短、摩擦小、运动惯量小、噪声低、控制精度高、伺服性好，尤其在动态特性与效率方面表现了优良的性能[1-2]。

【重文推荐】基于电磁感应原理的两自由度直线旋转电机研究综述东南大学伺服控制技术教育部工程研究中心的研究人员付兴贺、林明耀，在2015年第2期《电工技术学报》上撰文，以基于电磁感应原理的两自由度直线旋转电机为研究对象，查阅了国内外相关文献，回顾了此类电机的发展历程，总结归纳出其发展脉络和演进特点，对比分析了各种电机的拓扑结构差异和性能特点，探讨了该类电机本体结构、控制方法和控制技术的研究现状，指明了未来的研究重点、发展方向和发展趋势。

1 引言电机作为电能转换和应用的重要装置，在工业和国防建设中具有举足轻重的作用。

就运动形式而言，传统电机多属于单自由度电机，只能执行旋转运动或直线运动。

随着单自由度电机及其驱动技术的完善，以单自由度电机为核心元件的一维电气传动系统性能不断提升，在工业生产过程中逐渐替换液压或其他机械传动设备。

但是，现代工业驱动系统日益复杂，对驱动控制精度的要求不断提高，很多场合需要实现多维驱动、协调控制，如仿人关节、机器手臂、高档机床、舰船推进、火炮转台、办公自动化、多坐标加工、卫星跟踪天线、电动陀螺仪等，尤其是一些精密装置对多自由度驱动的要求越来越迫切[1]。

实现多维运动的方法之一是多台单自由度电机通过机械传动机构进行空间运动的组合[2]，这类组合机构虽然可以实现多维驱动，但存在明显的不足：多个传动间隙降低了系统的定位精度；多个机械部件增加了系统的体积和重量[3]。

研制能够实现两个或两个以上自由度运动的新型电机是解决上述问题的有效途径。

与单自由度电机相比，多自由度电机不仅具有多维运动的特性，还具有较高的机械集成度，较高的材料利用率以及灵活的控制特性[4,5]等。

多自由度电机主要用来实现复合运动，如空间多轴球形旋转运动[6,7]、两自由度直线旋转运动[8,9]、平面线性多轴运动[10]、平面多方向平移运动等。

两自由度直线旋转电机（Two-Degree-of-Freedom Linear-Rotary Motor,2-DoF LRM）是多自由度电机的一种，其不需要中间转换装置便可以实现直线运动、旋转运动以及螺旋运动[11,12]，比较适合柱状空间的定位与驱动。

专利名称：一种基于多阶振动合成的直线超声电机及其电激励方法
专利类型：发明专利
发明人：王寅,陈惠民,李德鑫,董钊淞,吴重坚,胡江波
申请号：CN201811202530.9
申请日：20181016
公开号：CN109194189A
公开日：
20190111
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供了一种基于多阶振动合成的直线超声电机及其电激励方法，包括定子、动子及由多片压电陶瓷叠放形成的第一压电陶瓷叠层、第二压电陶瓷叠层、第三压电陶瓷叠层；第三压电陶瓷叠层；所述定子包括主杆、第一副杆、第二副杆；所述第一副杆及第二副杆相互平行并与所述主杆垂直且连接于所述主杆上；所述主杆的中部位于所述第一副杆及第二副杆之间，所述第一压电陶瓷叠层设置于所述主杆的中部；所述第二压电陶瓷叠层设置于所述第一副杆位于所述主杆的一侧的部分；所述第三压电陶瓷叠层设置于所述第二副杆位于所述主杆的另一侧的部分；应用本技术方案极大地缩小了电机的体积，实现电机更快地响应及更加稳定地输出。

申请人：华侨大学
地址：362000 福建省泉州市丰泽区城东城华北路269号
国籍：CN
代理机构：厦门市首创君合专利事务所有限公司
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专利名称：一种混合励磁双定子磁悬浮开关磁阻电机等效磁网路模型建立方法
专利类型：发明专利
发明人：项倩雯,张志友
申请号：CN202111257204.X
申请日：20211027
公开号：CN114123698A
公开日：
20220301
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种混合励磁双定子磁悬浮开关磁阻电机等效磁网路模型建立方法，通过对混合励磁双定子磁悬浮开关磁阻电机各个磁导分别计算，根据有限元软件仿真的结果，将不断改变的气隙磁场分割成一系列规律的磁场。

建立起电机的整体动态等效磁网络模型，提高模型的精确度和建模速度。

尤其是在电机初始设计阶段，可以节省大量时间，提高电机的设计效率。

本发明将转子运动过程中一直发生变化的转矩气隙的磁导采用分割法分析，将外定子与转子齿的相对位置分为若干个区间进行研究，对每个区域求解磁导。

本发明建立的混合励磁双定子磁悬浮开关磁阻电机等效磁网络模型可以预测电机的电磁性能，减少电机设计前期分析时间。

申请人：江苏大学
地址：212013 江苏省镇江市京口区学府路301号
国籍：CN
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一种动磁式直线振荡电机的设计与分析田乐;吴觅旎;庄周;卢琴芬【摘要】针对横向磁通式双定子动磁式直线振荡电机推力较小的问题,分析了该电机的工作原理,建立了动力学模型,探究了其动力学特性,基于三维有限元方法建立了电机的有限元模型,探究了气隙厚度、永磁体长度、永磁体厚度、动子位置、内定子厚度等参数对电机力性能的影响.在此基础上,优化了电机结构参数,并设计了适用于制冷压缩机的大推力方案.研究结果表明,电机的运动呈现正弦规律,永磁体长度等结构参数对电机力性能影响较大,参数合理优化后,输出总推力能达到700N以上,满足压缩机大推力应用需求.【期刊名称】《机电工程》【年(卷),期】2015(032)012【总页数】5页(P1590-1594)【关键词】直线振荡电机;电磁推力;优化;有限元法【作者】田乐;吴觅旎;庄周;卢琴芬【作者单位】浙江大学电气工程学院,浙江杭州310027;浙江大学电气工程学院,浙江杭州310027;浙江大学电气工程学院,浙江杭州310027;浙江大学电气工程学院,浙江杭州310027【正文语种】中文【中图分类】TH39;TM3590 引言冰箱、空调等制冷机已成为办公室及家庭的常用电器，其内部的核心部件压缩机主要由旋转电机与曲柄-连杆系统构成，存在传动效率低、摩擦损耗严重和噪声大等问题。

而直线电机能够直接驱动负载做直线运动，省去了曲柄-连杆系统，提高了系统的机械效率［1］。

在此背景下，开发低成本、高效率的直线振荡压缩机成为国内外研究的热点。

相比于传统的旋转电机驱动的压缩机，直线电机直接驱动活塞做同轴心的往复直线运动，侧向力很小，并具有机械损耗小、效率高、结构简单紧凑、振动和噪声小、寿命长等优点［2］。

直线振荡电机通常可以按照运动体形式分为动圈式、动铁芯式和动磁式，其中动磁式直线振荡电机结构简单，体积小，损耗小，易于控制，近年来受到广泛的研究与关注［3］。

2005年，浙江大学的谢洁飞等［4］研制了一台冰箱用动磁式直线压缩机，该样机活塞行程20 mm，运动质量0.9 kg。