不影響永磁直線同步電機(jī)推力的磁阻力優(yōu)化*

熊建國(guó)，韓亞軍

(重慶城市職業(yè)學(xué)院a.信息與智能工程系;b.工業(yè)機(jī)器人運(yùn)維重慶市高校工程中心，重慶 402160)

0 引言

目前，永磁直線同步電機(jī)(permanent magnet linear synchronous motors，PMLSM)已廣泛應(yīng)用于機(jī)床加工等工業(yè)領(lǐng)域。通常要求PMLSM具有高推力密度、低磁阻力(定位力)和簡(jiǎn)單易制造等特性[1-4]。然而，使用大的永磁體(permanent magnet，PM)來(lái)實(shí)現(xiàn)大推力通常伴隨著高的磁阻力，這不僅降低了定位精度，而且還會(huì)導(dǎo)致高速振動(dòng)。

磁阻力可以分為兩種類型[5-6]：槽效應(yīng)和端效應(yīng)。目前已經(jīng)提出了許多減少槽效應(yīng)的方法。例如，狄文生等[7]提出的最佳槽極組合方法，足以在保持較大推力的同時(shí)大幅度減小槽效應(yīng)。然而，除了槽效應(yīng)，直線電機(jī)還受到端面效應(yīng)影響。ZHANG等[8]研究了固定在兩側(cè)的鐵芯狀結(jié)構(gòu)(無(wú)繞組)，用于大幅地消除端部效應(yīng)。但是，采用輔助極增加了電樞的長(zhǎng)度，縮短了電機(jī)行程，且必須借助有限元法(finite element method，F(xiàn)EM)進(jìn)行磁阻力計(jì)算。KWON等[9]提出了一種雙邊PMLSM磁阻力最小化方法，可視為電樞長(zhǎng)度優(yōu)化的擴(kuò)展方法，但該方法最多可以消除兩個(gè)諧波，且要求事先知道一側(cè)的實(shí)驗(yàn)磁阻波形。此外，SAMPATH等[10]提出了一種分段方法，在不減小推力的情況下最多可消除兩個(gè)端效應(yīng)諧波，但它需要使用三個(gè)獨(dú)立的電機(jī)，導(dǎo)致體積的大幅增加，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生內(nèi)力矩。

針對(duì)上述方法的優(yōu)缺點(diǎn)，本文提出了一種新的磁阻力抑制方法，而不影響推力。通過在兩個(gè)PM動(dòng)子之間引入90°的相位差，以消除端部效應(yīng)對(duì)推力諧波分量的影響。通過電樞繞組的重新布置來(lái)保持原有的推力，從而解決了傳統(tǒng)雙邊結(jié)構(gòu)上存在的推力急劇減小問題。……