动磁式永磁直线无刷直流电机气隙磁场的解析分析.pdf

第13卷增刊1电机与控制学报V0lI13Supp1．1
2009年11月ELECTRICMACHINESANDCONTROLNov．2009

动磁式永磁直线无刷直流电机气隙磁场的解析分析

刘少刚，邱波
(1．哈尔滨工程大学机电工程学院，黑龙江哈尔滨150001；2．中国林业科学研究院，北京100091)

摘要：为了解动磁式永磁直线无刷直流电机内气隙磁场的分布，用解析法对电机的气隙磁场进
行了数学建模。通过求解拉普拉斯方程，计算了电机内气隙磁场的二维标量磁势，进而得到了电机
内气隙磁感应强度的解析式。用建立的解析模型和有限元法分别对定子表面的气隙磁感应强度进
行计算，发现两者的计算结果能够很好的吻合，验证了解析模型的正确性。用解析法讨论了占空
比、磁极厚度和气隙长度变化对气隙磁感应强度产生的影响，结果表明气隙磁感应强度随永磁体厚
度的增加而增大，但会逐渐进入饱和；而气隙磁感应强度也会随着气隙长度的变大而减小。通过对
气隙磁场的分析，为相应电机的设计提供了依据。
关键词：直线电机；永磁无刷；气隙磁场；解析分析
中图分类号：TM359．4文献标志码：A文章编号：1007—449X(2009)增1—0062—05

Analyticanalysisofairgapfieldofmoving-magnetlinear

permanentmagnetbrushlessDCmotors

LIUShao．gang，QIUBo
(1．CollegeofMechanicalandElectricalEngineering，HarbinEngineeringUniversity，Harbin150001，China；
2．ChineseAcademyofForestry，Beijing100091，China)

Abstract：Amathematicalmodelingofair—gapmagneticfieldwasestablishedbymeansofanalyticmeth-
od，tostudytheair—gapmagneticfielddistributioninsidethemovingmagnetlinearpermanentmagnet
brushlessDCmotor(LPMBDCM)．Thetwo—dimensionalscalarmagneticpotentialofair-gapmagnetic
fieldwascalculatedbysolvingtheLaplaceequation，andthentheanalyticalexpressionofthemagnetic

inductionintensityoftheair-gapwasobtained．Themagneticinductionintensityoftheair-gapofthesta—

torsurfacewascalculatedbyutilizinganalyticalexpressionandfiniteelementmethod，respectively，and

itwasfoundthattheresultsobtainedarealmostthesame，thus，thecorrectnessoftheanalyticalexpres-
sionisconfirmed．Theimpactcausedbythedutycycle，thicknessofmagneticpoleandthechangesof

thelengthofair—gaponmagneticinductionintensityoftheair-gapwasdiscussedbyanalyticalmethods．

Theresultsshowthatthemagneticinductionintensityofair—gapincreaseswiththeincreaseofthethick-
nessofpermanentmagnetuntilitbecomesaturatedgraduallyanddecreaseswiththeincreaseofthelength

0fair—gap．Thereferenceforthedesignofcorrespondinglinearmotorisofferedbytheanalysisofair—gap

magneticfield．

Keywords：linearmotor；permanentmagnetbrushless；airgapfield；analyticanalysis

收稿日期：2009—04—13
基金项目：国家科技部社会公益研究专项资助项目(2005DIB3J138)；国