动初级高速六相直线感应电机工作特性分析

韩 一，聂子玲，许 金，朱俊杰

(海军工程大学 舰船综合电力技术国防科技重点实验室， 湖北 武汉 430033)

直线电机由旋转电机演变而来，是一种能够实现将电能直接转换为直线运动的机械能的电力传动装置。近年来，随着大功率电能变换及高能量密度脉冲储能技术的突破，使得利用直线电机将存储的电能瞬间转化为高速动能成为可能。其中，动初级(短初级)六相直线感应电机(Linear Induction Motor，LIM)避免了分段供电技术带来的系统繁杂、可靠性低、电缆压降大等问题，且具有多相电机提高系统冗余度、控制自由度及功率密度等优势，有较高的研究价值，且在电磁发射领域、汽车碰撞实验等场合有广阔的应用前景[1-2]。

直线电机的建模及其工作特性是电磁设计、控制策略、效能评估的重要依据。与旋转电机相比，直线电机的模型分析需要考虑边端效应。其中，动态边端效应是电机初级与次级相互作用所产生的电磁瞬态现象，在动初级直线感应电机运行过程中体现得较为明显。相关文献对动初级直线感应电机的建模及分析方法进行了研究，主要包括基于麦克斯韦方程组的电磁场分析法[2-6]、基于等效电路的集总参数法[7-14]以及有限元法[15-16]。通常，前两种方法用于电磁设计、模型推导及性能计算，第三种方法则用于模型验证。

文献[2]基于一维、二维电磁场理论，计算了直线感应电机在边端效应影响下复杂气隙磁密分布表达式。文献[5]基于电磁场分析法研究了动态边端效应影响下电机推力特性，结论指出动态边端效应会造成电机正向推力下降，且随速度的增大，推力下降趋于严重。……