直線同步電機(jī)的磁場、性能分析及基于遺傳算法的優(yōu)化.pdf

1、直線電機(jī)因能直接產(chǎn)生直線運(yùn)動而無需中間傳動轉(zhuǎn)換裝置，因此在工業(yè)、交通運(yùn)輸及伺服系統(tǒng)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。同步直線電機(jī)更由于其高效率和高功率因數(shù)，在礦井提升及磁懸浮列車中得到應(yīng)用，不僅安全可靠，而且噪音低，功效高。為了使直線電機(jī)得到進(jìn)一步的發(fā)展和更廣泛的應(yīng)用，對其進(jìn)行更深入的研究并提高其性能是國內(nèi)外學(xué)者矚目的問題。 本文對直線電機(jī)的發(fā)展作了簡要闡述，從性能分析及優(yōu)化等兩個方面著力對直線同步電機(jī)進(jìn)行深入的研究。第一部分以解析法和有限

2、元兩種方法分析計算直線同步電動機(jī)的磁場分布，特別是氣隙磁場的分布。然后在此基礎(chǔ)上，分析得出電機(jī)的推進(jìn)力和懸浮力的特性。有限元法是求解任可類型電機(jī)電磁場的有效方法，而解析法經(jīng)過合理的假設(shè)，引入等效磁導(dǎo)率和等效電流層等概念后，建立了較為簡單的直線電機(jī)的分層模型，通過求解該模型的麥克斯韋方程，得出推進(jìn)力和懸浮力的解析表達(dá)式。論文以兩種方法對同一實例進(jìn)行了計算和分析比較，得出推進(jìn)力和懸浮力與電樞電流、勵磁電流及功角之間的關(guān)系，由此可得到控制電機(jī)

3、的驅(qū)動力和懸浮力的基本方法。 遺傳算法在異步機(jī)優(yōu)化中已得到應(yīng)用，但應(yīng)用于同步直線電機(jī)優(yōu)化方面的文獻(xiàn)資料尚不多見。本文在遺傳算法基本原理的基礎(chǔ)上，針對直線同步電動機(jī)的特點，建立了三維有限元數(shù)值分析與遺傳算法相結(jié)合的電機(jī)優(yōu)化設(shè)計模型，對電動機(jī)的直線推進(jìn)力進(jìn)行優(yōu)化。為提高牽引系統(tǒng)中直線電機(jī)運(yùn)行的平穩(wěn)性，論文在電機(jī)出力不變的前提下，對其諧波分量進(jìn)行最小優(yōu)化，并通過對具體實例的優(yōu)化計算，表明遺傳算法與有限元結(jié)合是電機(jī)優(yōu)化設(shè)計領(lǐng)域中一種行之