磁悬浮直线开关磁阻电机的磁力分析（二）

    由于直线运动方式的驱动装置在高速列车、精密机械加工、电子产品制造等领域中有着广泛的需求。本次设计了一种新型的磁悬浮直线SPM，该电机兼具上述磁悬浮系统和SRM的优点，结构简单、坚固耐用、可直驱运行，适于高温及极限环境作业、可进行高精度位移控制。

      另一方面，SRM内在复杂的磁特性限制了其得到广泛的应用。SRM的电磁力来源与磁链的变化，而磁链时复杂和非线性的。为了设计磁悬浮SRM，必须对悬浮电磁力进行分析。其中，两种分析方法，在电机设计中用得较多，一种是磁路分析法；另一种是有限元法。磁路分析法简答、高效，但精度是由选择的磁路路径来决定的，通常精度不高；有限元法通过网络剖分来进行精确的数值计算，但是计算繁琐、耗时较多。

      一些高磁导率材料制作加工为不同结构形状时，建立了对应的磁路路径模型并对各个磁路的导磁性进行了解析估算。为了分析动子运动时，贯穿动子、气隙和定子的闭合磁路的导磁性，建立了动子在三个不同位移区域的导磁模型。上述的磁路路径模型被广泛用于SRM的设计和分析，形成并推动了磁路分析法的应用。有学者把动子运行时分为四个不同的位移区域，进而对直线SRM气隙间的导磁性进行分析。对于一个双边双动子的直线SRM，五个不同的动子位置区间对应的导磁模型被建立并计算了推力。在旋转SRM中，通过计算不同转子位置区域的电感和磁链来进行电机设计。也有学者提出了一种快速磁路网络方法对机电装置进行设计。这些方法相对有限元法都是计算简单而快捷。

      有限元法也是一种被广泛用于机电装置设计和分析得的工具之一。不同尺寸的SRM的二维有限元模型建立并计算对比。三维有限元模型分别被用于电磁阀和选择SRM的磁链计算。二维有限元模型和三维有限元模型用于SRM的磁力和转矩计算，并对两个模型计算结果进行了对比，分析表明三维模型的精度优于二维模型。基于麦克斯韦尔应力的有限元法被用于分析电磁振动。基于虚功原理的有限元法被用于计算电磁力。有试验者同时采用上述两种有限元法对电磁转矩进行了计算，并对结果进行了对比，分析了两种方法的各种优点。

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