Halbach动圈式永磁直线电机的设计

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动圈式永磁直线电机的设计本文针对内燃直线发电集成动力系统用直线电机，首先简单介绍了直线电机，调查了动圈式直线永磁电机的发展现状，然后针对内燃直线发电系统对低运动质量、低推力波动、优良的控制性直线电机的应用需求，设计了一台动圈式永磁直线电机，对永磁及铁心的基本结构进行了比较，选择了采用准Halbach永磁列阵的永磁及铁心结构，用有限元法对其基本尺寸进行了优化，最后对电机其余主要机械结构进行了设计。设计出的直线电机的性能参数为：最大推力4KN，电枢电流100A，行程70mm。62931

毕业论文关键词内燃直线发电集成动力系统动圈式永磁直线电机低推力波动高推力密度

毕业设计说明书（论文）外文摘要

Title The Design of Moving Coil Permanent Magnet Linear Ｍotor

Abstract Aiming at the use of linear motor in the internal combustion liner generator(ICLG),firstly this paper introduces linear motor briefly,and investigates the current development situation of the moving coil linear machines(MCLM).Then for the sake of the ICLG’s requirements to the MCLM that may has the performance of less moving mass, faster response, and better controllability, a MCLM was designed，the basic structure of permanent megnet and iron core were compared，and this paper selects the quasi-Halbach permanent magnet(PM) array as the basic structure, whose dimensions also has been optimized by finite element method．Lastly the rest mechanical structure of the MCLM was designed. The performance parameters of the MCLM are that the maximal thrust force is 4KN,the electric current　is 100A，the stroke is 70mm.

Keywords Internal combustion liner generator The moving coil linear machines Less thrust force fluctuate High thrust force density

1 绪论 1

1.1 课题研究背景和意义 1

1.2 相关技术国内外研究现状 2

1.3 论文主要内容 2

1.4 直线电机简介 3

2 直线电机结构方案确定 5

2.1 永磁以及铁心基本结构的选择 5

2.2 永磁以及铁心材料的选择 8

3 有限元法电磁仿真分析 10

3.1 有限元法简介 11

3.2 用有限元法进行电磁分析 12

3.3结构参数以及性能优化 16

4 机械结构设计 18

4.1 动块结构设计 18

4.2 动块挡圈与动块联接的设计 23

4.3 电机前盖以及轴承端盖的设计 24

4.4 外铁心与电机后盖以及电机前盖的联接设计 25

4.5 轴承端盖的设计 26

4.6 润滑和密封形式的选择 27

5 电机三维建模与零件图 28

结论 34

致谢 35

参考文献 36

1 绪论

1.1 课题研究背景和意义

内燃一直线发电集成动力系统(简称内燃一直线发电机，ICLG)是在自由活塞发动机的基础上，通过与直线电机的有机结合，取消了曲柄连杆机构而应用自由活塞，将燃料的化学能通过燃烧膨胀做功直接转化为电能、液压能或直线运动的机械能等输出，实现将燃料的化学能经燃烧转化为电能输出的新型动力装置，其基本原理如图1.1所示。直线电机作为系统的重要组成部分[1]，主要具有以下两方面的功能：(1)在系统稳定运行过程中，直线电机利用燃烧室和回复机构驱动下的往复运动发电，同时通过改变制动力的大小控制活塞组件的往复运动；(2)当失火等异常情况发生时，直线电机快速切换到电动状态驱动活塞组件运动，维持系统稳定运行并防止活塞与缸头的碰撞[2]。