直線電機的優化設計與推力波動試驗研究

吳小艷，藺紹江，王新南,何國庚，肖建華

(1.湖北理工學院 a.機電工程學院,b.智能輸送技術與裝備湖北省重點實驗室(籌)，湖北 黃石 435003;2.黃石東貝壓縮機有限公司，湖北 黃石 435000；3.華中科技大學 能源與動力工程學院，湖北 武漢 430074)

直線電機的振動與噪聲主要來源于推力波動，在低速運行時甚至能引起共振，從而惡化電機的運動特性[1-2]。目前，關于減小推力波動的研究主要是從電機的結構設計和控制方法2個方面展開[3-5]。在電機結構設計方面，很多專家認為導致電機推力波動的主要原因是磁阻力，或者是端部力和齒槽力[6]。周建華等[7]通過有限元計算初級能量波動，分析了端部齒的寬度和高度對力波動的影響，但沒有具體地獲得力波動與端部齒各尺寸的參數關系。Kim[8]和呂梟等[9]創新性地分析了電感對電機力波動的影響，發現電機的推力特性隨負載的增加而惡化，但是沒有考慮電感與磁阻力之間的相互影響而產生的推力波動。在電機控制方面，劉成穎等[10]選用比例積分微分位置/力控制超前補償的控制方法，用一個簡單的控制結構直接實現了變換位置參考中的驅動系統。楊金波等[11]為了進一步抑制直線電機前饋的干擾，使用了BP算法神經網絡近似補償力波動。

短初級長次級直線電機產生的推力與法向力波動主要來源于其磁阻力，電感變化對電機的推力特性也有很大影響。本文對3極4槽的單元直線電機進行分析，運用改進多目標優化遺傳算法(Genetic Algorithm, GA)對電機參數進行優化設計，并將基于LabVIEW的電機推力測試試驗值與優化參數的有限元仿真值進行比較，以驗證直線電機優化設計的魯棒性和可靠性。……