【《无铁心长定子永磁直线同步电机简介概述》1100字】

无铁心长定子永磁直线同步电机简介概述直线电机工作原理与普通旋转电动机基本相同，都是由旋转电动机演化而来的。如果沿传统的旋转电机转子中心向一侧切开并且展开，如图1.1，旋转电机就相应变为了直线电机。根据定子长度的不同，直线电机可分为长定子直线电机和短定子直线电机。长定子直线电机的定子（初级线圈）设置在导轨上，其定子绕组可以在导轨上无限长地铺设。短定子直线电机的定子设在车辆上，其长度受列车长度的限制。磁浮列车的导轨磁场与车辆磁场可以同步运行，也可以不同步，据此可以将直线电机划分为直线同步电机和直线感应电机两大类型。直线同步电机LSM（LinearSynchronousMotor）一般采用长定子技术，定子线圈（初级线圈）安装在导轨上，直线感应电机LIM（LinearInductionMotor）一般采用短定子技术，定子线圈（初级线圈）安装在车辆上，而转子部分则安装在导轨上。永磁直线同步电机按照初级有无铁心可分为有铁心PMLSM和无铁心IPMLSM（IronlessPMLSM）。有铁心结构由于铁心可聚磁，电机气隙磁密较大，可获得较大的推力，在需要大推力场合应用较广泛，缺点是铁损较大。无铁心结构推力相对较小，但与有铁心结构相比，具有很多优点，例如取消铁心，也就没有齿槽效应，电机可以平稳的运行，定位精度较高，且没有了铁心损耗，提高了电机效率REF_Ref71304840\r\h[5]。目前我国已有上海浦东机场磁浮示范线、北京中低速磁浮S1线及长沙机场线三条商业线运营，其中长沙线和北京S1线均属低速磁浮线路，均使用短定子直线感应电机作为驱动电机。优点是制造成本较低，缺点是需要地面对磁浮列车进行接触供电，功率因数和效率相对较低，不能实现完全的无接触运行REF_Ref71304856\r\h[6]。常规的永磁直线同步电机采用平行充磁的磁体，如图1.1所示，但这种结构无法获得较好正弦气隙磁密，只能通过使用短距分布绕组来得到正弦电势。（a）径向充磁（b）切向充磁图1.1常规永磁同步电机磁体排列Figure1.1Magnetarrangementofconventionalpermanentmagnetsynchronousmotor1979年K.Halbach提出了一种新型的永磁体排列方式，由多块永磁体组成一个磁极，相邻的永磁体的充磁角度相差固定的度数，如图1.2所示。这种排列方式可以有效地减小非气隙侧的漏磁，得到正弦性较好的气隙磁密REF_Ref71305478\r\h[41]REF_Ref71305480\r\h[42]REF_Ref71305482\r\h[43]。图1.2Halbach永磁体阵列Figure1.2HalbachpermanentmagnetarrayHalbach阵列结构是由径向充磁、切向充磁及相邻充磁角度固定的永磁体按规律构成。比较典型的Halbach阵列永磁体组合有以下种类，相邻磁铁充磁角度如果为90°的，每极包含两块磁钢；60°Halbach阵列，每极包含三块磁钢；以及45°Halbach阵列，每极包含四块磁钢。设计合理的Halbach阵列能够大幅增强气隙一侧的磁场，削弱另一侧的磁场，并能实现较小的正弦畸变率REF_Ref71305530\r\h[7]REF_Ref71305532\r\h[8]。由于合理的Halbach永磁阵列结构设计可以实现单侧磁屏蔽，最大限度提高气隙侧磁场强度，其正弦性亦较好，因此采用Halbach永磁阵列的电机