圆筒型永磁直线电机的磁场解析研究

摘要：圆筒型永磁直线电机具有体积小、结构简单、动态性能好等优点，且由于圆柱形的整体外型结构，其运行速度较快且行程相对较长，非常适合钻进系统。现从圆筒型永磁直线电机技术指标入手，运用磁场解析法来求解复杂区域的电磁场分布问题，根据磁场分析和数学推导，完成重要电磁参数及磁场分布的计算，构建出电机的磁场解析计算模型，并用有限元法仿真验证该解析模型的正确性。

关键词：圆筒型永磁直线电机;磁场解析;有限元

0 引言

电磁场分析是电机理论研究工作的重要前提，电机性能分析及优化设计的准确性取决于能否获得正确的磁场分布。直线电机由于其结构具有一定的特殊性，不再完全适用一般用于分析旋转电机的相关理论，因此针对直线电机建立相匹配的分析理论和研究方法是十分必要的[1]。圆筒型永磁直线电机的磁场存在强耦合非线性，且电机的系统结构具有多样性，目前尚无完善的系统理论和有效的研究方法来解决该类型电机磁场解析模型的建模问题。本文将针对磁场解析模型的建立过程开展研究，用数学理论推导出电磁场重要参数及磁场分布的计算公式，并通过有限元法进行验证。

1 磁场解析模型

根据设计要求和设计规范，本文采用12槽8极结构的圆筒型永磁直线电机结构模型，初级铁芯和次级铁芯采用冷轧硅钢片，如图1所示。综合参数设计，圆筒型永磁直线电机电磁设计的主要尺寸参数和绕组及槽形参数如表1所示。……