某一个圆筒形直线电机瞬态磁场仿真总结报告讲解
低速大推力圆筒永磁直线电动机磁场分析
Ｂ ： Ｍ， ０ ＝Ｂ Ｉ ｌ Ｈ ｏ 一 Ｈ 一Ｊ ， ，￣ ｏ （） ６
；
＝Hale Waihona Puke 其 中 ： 为漏 磁 系数 。 （） ７
（３ １）
Ｂ ＝Ｂ ｏ 一１ ｊ 一 （ ）
这样计算起来就方便多了 ， 只要计算磁路 中主 ｉ 磁通 ， 而磁通 的大小受定子表面磁场分布影 响。
０引
言
１模 型建立
１ １条 件假 设 ． 假设低 速 大推力 圆筒永 磁直 线 电动机 的定转 子
低 速 大推 力 圆 筒永 磁 直线 电动机 具 有 高效 率 、
高推力密度 、 结构简单等优 点， 广泛应用于油 田、 机 床等工业传送机构和军事领域 的一些驱动系统中。 该种电机的推力及脉动情况等电机性能一直是大家 关心的问题 。如何准确地计算 电机的平均推力， 以 达到提高电机推力密度； 如何正确地估算推力 的脉 动情况 ， 以达到一个接近恒定的推力 ； 节约永磁体材 料， 从而降低电机成本 ， 这些问题都是研究者所关注 的。而这些性能的准确计算都同电机气隙磁场的准 确 计算 有着密 切 的联 系 。
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即：
Ｂ ： Ｍ ＋ 。
（） ４
对 较为 准确 地计算 很有 难度 ， 为方 便计 算又 能够
某一个圆筒形直线电机瞬态磁场仿真总结报告
1.25
Cylindric_PM
Curve Info FluxLinkage(WindingA) Setup1 : Transient FluxLinkage(WindingB) Setup1 : Transient FluxLinkage(WindingC) Setup1 : Transient
二、设置材料属性及分配材料：Band面域及外层面 域为空气，绕组材料为铜，定子铁芯及转子铁心为 10号钢，永磁体材料为NdFe30。分配如图：
三、激励源及边界条件的定义和加载：对永磁 体进行磁极方向的确定，并采用径向充磁。绕 组线圈为200匝，加载电流源激励。加载的边 界条件为气球边界条件。 四、运动选项设置：直线电机瞬态磁场分析针 对电机直线运动时的磁场变化而言的，选中 Band面域，设置运动类型为直线运动，运动 平行与坐标轴Z，初始位置为0，为确保磁极不 脱离初级，双向位移分别设置为-40cm和 50cm。
250.00
InducedVoltage(WindingC) Setup1 : Transient
125.00
Y1 [V]
0.00
-125.00
-250.00
-375.00 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 Time [ms] 25.00 30.00 35.00 40.00
圆筒直线电机A、B、C三相绕组的磁链曲线：
Cylindric_PM
Curve Info
ANSOFT
Moving1.Force_z Setup1 : Transient
25.00
12.50
Moving1.Force_z [new37.50
-50.00 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 Time [ms] 25.00 30.00 35.00 40.00
轴向充磁圆筒型永磁直线电机磁场解析
轴向充磁圆筒型永磁直线电机磁场解析黄克峰;李槐树;周羽【摘要】针对轴向充磁圆筒型永磁直线电机的磁场分布和气隙磁场的计算与径向充磁问题，提出了一种基于基本气隙磁场计算轴向充磁圆筒型永磁直线电机磁场的解析计算法．利用许-克变换计算出了该种结构的无槽和开槽后的基本气隙磁场强度，再计算出气隙最小处的气隙磁场强度，最终得出整个电机的气隙磁场．以一台10极9槽轴向充磁永磁直线样机为例来验证所提方法的有效性和准确性．结果表明：解析法和有限元法计算气隙磁场强度的变化规律完全一致，峰值分别为1．3 T和1．28 T，两者结果吻合较好．所提方法是一种快捷、有效、计算精度高的方法．%Aiming at the problem of the air⁃gap magnetic field distribution and calculation of the axially magnetized tubular permanent magnet linear motor(TPMLM), which is very different from the radially magnetized tubular per⁃manent magnet linear motor, a new analytic method of calculating air⁃gap magnetic field of the axially magnetized TPMLM was proposed for this paper, which was based on the basic air⁃gap magnetic field. This tool had calculated the basic air⁃gap magnetic field intensity of the slotless and slotted structure by using the Schwarz⁃Christoffel meth⁃od. And the air⁃gap magnetic field intensity of the motor was derived from the calculation of the magnetic field in⁃tensity at the minimum air⁃gap. A10⁃pole 9⁃slot axially magnetized TPMLM was studied to verify the validity and accuracy of the proposed method. The results showed that the peaks of the air⁃gap magnetic field calculated by the analytical method and finite element method were 1.3 T and 1.28 T. The variation principle of theair⁃gap magnetic field obtained from the two methods above had the same trends. The two results were in good agreement. The pro⁃posed method for calculating motor magnetic field is proven to be quick, effective, and accurate.【期刊名称】《哈尔滨工程大学学报》【年(卷),期】2013(000)007【总页数】6页(P883-888)【关键词】气隙磁场;轴向充磁圆筒型永磁直线电机;解析法;许-克变换【作者】黄克峰;李槐树;周羽【作者单位】海军工程大学电气工程系，湖北武汉430033;海军工程大学电气工程系，湖北武汉430033;海军工程大学电气工程系，湖北武汉430033【正文语种】中文【中图分类】TM352.9轴向充磁圆筒型永磁直线电机分析和设计的前提是对电机内的磁场分布进行准确计算.目前旋转永磁电机内的磁场计算方法有解析公式法［1-8］、有限元数值计算法［9-11］.利用有限元法能够考虑电机在实际运行中存在的磁路饱和、齿槽效应和绕组涡流等因素的影响.解析公式法具有物理概念清晰、计算量小、快捷等优点，便于直观考察结构尺寸、材质等对电机磁场的影响，这样能够快速有效地对电机的结构进行优化设计.对于永磁旋转电机在结构上的传统性利用解析法能够准确进行计算，但是轴向充磁圆筒型永磁直线电机是一种新的电机类型，并在结构上具有特殊性，利用解析法不能对该类电机进行有效计算，本文将采用基本气隙磁场法并利用许—克变换得出的隐函数公式进行准确计算.1 无槽轴向充磁磁势的解析模型1.1 基本气隙磁场的定义基本气隙磁场定义［12］如下:在圆筒型永磁直线电机磁场分布中最小气隙δmin处的磁感应强度密度定义为1T时的气隙磁场分布，即式中:Fδmin为最小气隙处的磁势，Bδmin为最小气隙处的磁场强度.1.2 无槽轴向充磁磁势的解析模型为了建立圆筒型永磁直线电机拓扑结构的磁场分布，假设:1)电机轴是无限长，因此磁场分布是轴对称并在x轴周期分布.2)电枢是无槽，铁心磁导是无穷大.无槽轴向充磁圆筒永磁直线同步电机(tubular including interior PM linearmotor，TIPMLM)结构如图1所示.该电机的特点是采用轴向充磁的永磁体，磁体在x轴方向交替更换极性，与高磁导铁心结合，形成若干个磁极，在圆柱气隙空间产生磁场，从而产生轴向电磁推力.永磁材料采用钕铁硼稀土材料，其去磁曲线如图2.图1中，τp为极距，h为转子侧铁心的长度，hm为永磁体充磁长度的一半.假定永磁体均匀磁化，其工作点为P( Hm，Bm )，回复线与退磁曲线重合，回复磁导率为μ0μr.其中，Hm为永磁体工作点的磁场强度，Bm为永磁体工作点的磁通密度.图1 无槽轴向充磁圆筒永磁直线同步电机结构示意Fig.1 The structural diagrammatic sketch of slotted TIPMLM由图2(a)，得到式中:Br为永磁材料的剩磁感应强度，μr为永磁材料相对磁导率，μ0为真空磁导率.轴向充磁圆筒型永磁直线电机中的定子内表面磁势分布可以有2种:1)如果将整个电机的磁势分布认为是由极间线性变化到极面，到极面下保持不变可以得到梯形波磁势如图3(a);2)如果将极间部分认为是非线性变化，从而等效成极间漏磁可以得到的磁势分布为方波磁势如图3(b).由图3可得出电机磁势分布的数学模型:式中:F1、F2分别为梯形波和方波的磁势，Hm为永磁的磁化强度，hm为永磁体充磁长度的一半，τp为极距;Fm为方波磁势的峰值，x为定子内侧的位置.图2 永磁体的退磁曲线Fig.2 The demagnetizing curve with PM图3 无槽轴向充磁定子侧磁势分布Fig.3 The scatter with magnetic potential diagram of stator in TIPM LM2 无槽轴向充磁气隙磁场的解析计算2.1 磁势为梯形波分布气隙磁场计算由于电机不开槽，气隙均匀可得将式(5)代入式(2)得式中:B1m为梯形波磁势的磁场强度，δ为不开槽下电机的均匀气隙.将式(6)代入式(3)，可得出磁势为梯形分布的气隙磁场磁场强度分布:2.2 磁势为方波的气隙磁场计算在1.2节假设的基础上增加2个假设:1)忽略导磁材料的磁压降影响;2)永磁体漏磁部分以漏磁系数修正.由图2(a)可得:B=Bmr，则式中:φr为永磁体的虚拟内禀磁通，φr=Br Am;φm为永磁体的输出磁通，φm=Bm Am;φmσ为永磁体的内部漏磁通，永磁体输出磁通与外磁路磁通相等，即式中:φ为磁路中的主磁通，φσ为外磁路漏磁通.由于外磁路结构复杂，较难准确计算φσ，为简便，本文用漏磁系数修正主磁通.即φm=σ0φ，其中σ0为漏磁系数.因此，只要计算磁路中主磁通φ即可，φ与定子表面磁场分布有关.下面分段计算定子表面磁场强度:极间部分的磁场强度可用极间漏磁进行等效，运用许—克变换进行计算;极面部分的磁场强度，气隙均匀可以用磁势进行计算.1)极间部分(图1中的AB段)磁场强度计算.计算AB段磁场强度时有2种方法，即用许—克变换得到的隐函数公式和近似计算的tan公式.隐函数公式:式中:αp为极弧系数，为定子侧任意位置的基本气隙磁场强度.tan 公式［12］:2)极面部分(图1中的BC段)磁场强度计算BC段的磁场强度计算:只要计算出电机在最小气隙处的磁场强度就可以求出整个电机的磁场分布.tan公式法、梯形波磁势法和隐函数法这3种方法计算结果如图4.隐函数法和有限元法的对比如图5，由图5可以看出:1)隐函数法和有限元法得到的结果规律是基本一致;2)2种方法得到的结果在峰值上也一致，都是1.212 T，只是在永磁体和动子铁心粘结处存在微小的差别.而从图4可看出隐函数法和其他2种方法存在较大差别，这也说明了利用隐函数法计算气隙磁场是有效的.图4 3种解析法计算结果对比Fig.4 Comparison of the results of three analytical methods图5 隐函数法与有限元法结果的对比Fig.5 Comparison of the implicit function with the FEM3 开槽轴向充磁气隙磁场的解析计算3.1 开槽后相对气隙磁场强度电机开槽后气隙磁场较为复杂，利用许—克变换可以很好地对这类问题进行计算(图6).把齿部气隙磁场强度值看作单位，利用许—克变换计算开槽后槽部相对齿部的相对气隙磁场强度.在计算时先假设:1)定、动子只有一面开槽，另一面光滑;2)铁心的磁导率为无穷大，其表面为等磁位面;3)槽深和槽节距都是无穷大.图6 开槽后的电机计算示意Fig.6 The calculated diagrammatic sketch of slotted TIPM LM按照上述假设，矩形槽在z平面和w平面的情况如图7 所示［13］.图7 单面开槽时气隙磁场的变换Fig.7 The transform course with single slotted sided air-gap field通过许—克变换可得到:式中，-1＜u＜1，b为定子侧槽口宽，a= 为开槽后的磁场强度与不开槽的磁场强度的相对值(如图8).图8 定子侧开槽后与无槽时的相对值Fig.8 The relative value of slotted and slot3.2 开槽后气隙磁场强度根据2.2节计算的不开槽气隙磁场强度，可以得出开槽后的气隙磁场强度:1)极间部分(图1中AB段):根据定子所处的位置，利用公式:分别求出和u，再利用u求出 .2)极面部分(图1中BC段):根据定子所处的位置，利用公式:求出u，再利用u求出 .计算得到开槽后的基本气隙磁场强度如图9，从图9中可以得到:1)在气隙最小处的基本气隙磁场强度仍为1;2)在极面与槽口相对时，此处的基本气隙磁场强度不再为1，而由于开槽的影响，大小随着所对槽位置的变化而变化.图9 定子侧开槽后的基本气隙磁场强度Fig.9 The basic air-gap field with slotted TIPM LM4 10极9槽电机解析计算气隙磁场的分布可以借助有限法(充分考虑磁饱和和电机的运行状况)进行验证.只要解析法计算得到的气隙磁场强度和有限元法计算的结果吻合就可以验证该方法的正确性.本文以10极9槽样机为算例进行验证分析.轴向充磁圆筒型永磁直线电机其主要结构尺寸参见表1.表1 轴向充磁圆筒型永磁直线电机主要结构参数Table 1 The key size of TLIPM linear motor参数值参数值不锈钢轴/mm 15 电机极数 10转子外径/mm 30 电机槽数 9气隙大小/mm 1.5 定子材料硅钢片定子外径/mm 48 充磁方向轴向极距 /mm 18 永磁体材料钕铁硼不开槽的有限元法和隐函数法的对比如图5;开槽后的有限元法和隐函数法结果如图10、11.图10轴向充磁圆筒型永磁直线电机开槽磁场强度云图Fig.10 The magnetic nephogram of slotted TPM LIM图11 许—克变换解析法和有限元法计算结果对比Fig.11 The results match the Schwarz-Christ of fel with the FEM从图11可得:1)2种方法计算结果的规律是一致的;2)隐函数法计算的气隙磁场强度的峰值为1.3 T，有限元法结果为1.28 T，两者的大小在误差范围内;3)图11中有2处位置的结果存在较大偏差，这个偏差引起的原因是在该位置槽基本上与极间部分相对，这样在电机运行中该处就存在聚磁效应，而运用隐函数法解析分析时该因素考虑不到.总体来说隐函数法和有限元法很吻合，存在的误差在工程允许范围内，也验证了本文中的隐函数法解析分析的正确性.5 结论本文研究结果表明所提方法具有如下特点:1)与有限元法相比，虽存在工程允许范围内的误差，但更为快捷方便、计算量小，非常有利于电机优化设计;2)解析法能够直观的认识电机结构参数影响电机磁场强度的规律;3)计算精度能满足工程设计需要.但仍然存在一些不足:该研究电机气隙磁场的解析方法只能得到x关于气隙磁场强度的函数，不能得到关于x的函数，这样将不利于研究电机结构参数对气隙磁场强度影响规律.因此很有必要对关于x的函数进行进一步研究.参考文献:【相关文献】［1］NICOLA B，SILVERIO B，DARIO D C.Tubular linear permanent magnet motors:an overall comparison ［J］.IEEE Transactions on Industry Applications， 2003， 39(2):466-475.［2］WANG JB，DAVID H.Tubularmodular permanentmagnet machines equipped with quasi Halbach magnetized magnets part I:magnetic field distribution，EMF，and thrust force［J］.IEEE Transactions on Magnetics，2005，41(9):2470-2478.［3］WANG JB，DAVID H.Tubular modular permanent magnet machines equipped with quasi Halbach magnetized magnets part II:magnetic field distribution，EMF，and Thrust Force［J］.IEEE 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Zhiguang.Calculation of flux density in machines［M］.Beijing:China Machine Press，1984:37-42.。
圆筒永磁直线同步电机磁场分析
Ａｂ ｔａ ｔ ｎｔｉｐ ｐ ￣ａ ｎ ｌｔ ｇ ｅｉｆｅｄｃ ｌｕａｉｎｍｅｈ ｄｂ ｓｄｏ ｃ ｌｒ ｕ ｎｉ ａ ｎ ｔ ｆ ｓｒ ｃ：／ ｓ ａ ｅ ｎａ ａｙｉ ｍａ ｎ ｔ ｌ ａｃ ｌｔ ｔｏ ａ ｅ ｎｓａａ ａ ｔｙ ｍ ｇ ｅ ｈ ｃ ｃ ｉ ｏ ｑ ｔ ｏ ｔｂ ｌｒ ｅｅｅ ｃ ａ ｉ ｃ ｗ ｒ Ｃ ｒ ｔ ｈ ｒＴ ａ ｓｏ ｍ ｉ ｉｔ ｄ ｃ ｄ ｗ ｉ ｅ ｓａｃ ａ ｕ ｕａ ｆ ｒｎ ｅ ｒ ｍｅｗ ｔ Ｓ ｈ ａ ￣． ｈｉ ｏ ｅ ｒｎｆ ｒ ｒ ｕ ｅ ， ｈｃ ｉ ａｎ ｗ ｒ ｅ ｒｈｗ ｙｔ ｒ ｆ ｈ ｓｐ ｓｎ ｏ ｈｓ ｅ ｏ
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船 电 技 术 ｝ 机 电
圆筒 永 磁 直 线 同步 电机 磁 场 分析
丁 洪兵
赵 镜 红
（ ．海 军 上 海 地 区 装 备 修 理 监 修 室 ，上 海 ２ ０ ３ ； ２海 军 工 程 大 学 电 气 与 信 息 工 程 学 院 ．武 汉 ４ ０ ３ ） １ ０ １６ ３ ０ ３ 摘 要 ： 本 文 针 对 轴 向磁 化 圆 筒 永 磁 直 线 同 步 电机 ， 介 绍 了一 种 基 于 圆柱 坐 标 的 标 量 磁 位 许 一 变 换 的 磁 场 克
圆筒型直线电机的工作原理
圆筒型直线电机的工作原理
圆筒型直线电机是一种将电能转化为机械能的装置，工作原理是通过电磁力的作用实现直线运动。
该型号的直线电机通常由一个圆筒形的铁芯和一个绕组组成。
圆筒型直线电机的工作原理如下：
1. 磁场产生：当通电时，绕组中的电流会产生一个磁场。
绕组通常由导线组成，电流通过导线时会形成一个磁场，这个磁场可以通过安培环路定律来计算。
2. 磁场与磁极相互作用：圆筒型直线电机中的铁芯通常有两个磁极，一个是正极，一个是负极。
当通电时，绕组产生的磁场与磁极相互作用，形成一个磁力。
3. 磁力产生直线运动：由于磁力的作用，圆筒型直线电机中的铁芯会受到一个向前或向后的推力，从而产生直线运动。
当电流方向改变时，磁极的极性也会改变，从而改变磁力的方向，使铁芯的运动方向相应改变。
圆筒型直线电机的工作原理类似于传统的电磁铁，但有一些显著的区别。
首先，圆筒型直线电机中的铁芯是圆筒形的，而不是传统电磁铁中的铁心。
这种设计使得直线电机能够实现直线运动，而不仅仅是吸附和释放物体。
其次，圆筒型直线电机的绕组通常采用多层
线圈，以提高电流和磁场的强度。
圆筒型直线电机具有许多优点，例如高效能转换、运动平稳、响应速度快等。
它们在许多领域得到广泛应用，包括工业自动化、机器人技术、医疗设备等。
总结起来，圆筒型直线电机的工作原理是通过电流通过绕组产生磁场，磁场与磁极相互作用产生磁力，从而实现直线运动。
这种直线电机具有高效能转换和运动平稳等优点，在许多领域得到广泛应用。
利用MAXWELL分析电机中的瞬态电场磁场
利用MAXWELL分析电机中的瞬态电场磁场电机是将电能转化为机械能的重要设备，其工作原理涉及到瞬态电场和磁场的相互作用。
为了分析电机中的瞬态电场和磁场，我们可以借助MAXWELL方程组进行研究。
MAXWELL方程组是描述电磁现象的基本方程，包括麦克斯韦方程和连续性方程。
这些方程包含了电场和磁场与电荷和电流之间的关系，可以用于分析电磁波在空间中的传播和电磁场的产生。
首先，我们来看麦克斯韦方程组。
麦克斯韦方程组包括以下四个方程：1.高斯定律：该方程描述了电场与电荷之间的关系。
它表明，电场从正电荷流出，流入负电荷，在一个闭合曲面上的电场的通量与该曲面内的电荷量成正比。
∮E·dA=1/ε₀∫ρdV2.高斯安培定律：该方程描述了磁场与电流之间的关系。
它表明，在一个闭合曲面上的磁场的通量与该曲面内的电流和变化的电场有关。
∮B·dA=μ₀(∫J·dA+ε₀∫∂E/∂t·dA)3.法拉第电磁感应定律：该方程描述了磁场的变化对电场的影响。
它表明，磁场的变化会产生电场环路上的感应电动势。
∮E·dl = -d(∫B·dA)/dt4.安培环路定律：该方程描述了电场的变化对磁场的影响。
它表明，变化的电场会产生环路上的感应磁场。
∮B·dl = μ₀∫J·dA + μ₀ε₀∫∂E/∂t·dA这些方程组成了描述电磁场的基本规律，可以用于分析电机中的瞬态电场和磁场。
在电机中，电流通过线圈产生磁场，磁场通过磁路产生力，力则驱动电机运转。
MAXWELL方程组可以用于分析电机中的电场和磁场变化。
以电机启动为例，启动时电机中的电场和磁场会发生急剧变化。
我们可以利用MAXWELL方程组分析这个过程。
首先，根据高斯定律，我们可以计算出电场在空间中的分布。
电场的分布与电荷密度相关，在电机线圈中的电荷密度会随着电流的变化而变化。
然后，根据高斯安培定律和安培环路定律，我们可以计算出磁场在空间中的分布。
径向充磁圆筒永磁直线同步电机磁场分析
圆筒式直线步进电机的电磁场分析
明，混合励磁的步进 电机有着优 于普通 电励磁 电机的性能 ，对 两相八极式 电机 来说 ，在获得 一
定保持 转矩 的 同时 ，矩 角特性更 加平 滑 ，转 矩脉动 减 小。
关键词 ：圆筒电机 ； 永磁励磁 ； 矩角特性；Ｍ ｘｗ ａ ｅ ｌ ｌ ；仿真
Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ ｉ ｆ ｅ ｌ ｄ ｆ ｏ ｒ ｃ ｙ ｌ ｉ ｎ ｄ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ ｌ ｉ ｎ ｅ ａ ｒ ｓ ｔ ｅ ｐｐ ｉ ｎ ｇ ｍｏ ｔ ｏ ｒ
Hale Waihona Puke ｏ ｆ ｈｅ ｔ ｍａ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｔ ｉ ｃ ｌ ａ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ， ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ａ ｎ ｄ ｈｅ ｔ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｉ ｒ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｏ ｆ ｈｅ ｔ ｍｏ ｔ ｏ ｒ ｉ ｓ ｇ ａ ｉ ｎ ｅ ｄ；ａ ｎ ｄ ｂ ｙ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ
励磁 ， 是径 向和轴 向相 结合 的磁 系统 ， 它 是在感 应式 磁 阻步进 电机 的基 础 上 ， 随着 永 磁 技术 的发 展 而发 展起 来 的。因 为一般 电励磁 的步进 电机 在断 电时没
有保持转矩， 而要获得一定的保持转矩 ， 必须保持某 相一直通电， 这样就增加了电机的损耗 ， 降低了电能 的利 用效 率 ； 而 当 引进 永 磁励 磁 后 ， 电机 在 断 电后 ， 仍能根据需要获得一定 的保持转矩 ， 从而降低 了损 耗， 提高了电能利用率 ， 具有一定的实际意义。 本 文分析 了一种 圆筒式 两相八 极混 合励磁 直线
朱 晓光 ，杨 文焕
（ 上海理工大学 ，上海 ２ ０ ０ ０ ９ ３ ）
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37.50 25.00 12.50
0.00 -12.50 -25.00 -37.50 -50.00
0.00
XY Plot 1
Cylindric_PM ANSOFT
Curve Info Moving1.Force_z Setup1 : Transient
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
六、求解设置：求解起始和终止时间分别为0和0.1 秒，步长为0.00025秒，求解400步，场信息保存时 间步长设置为0.0005秒，即每求解两步保存一次， 并添加到时见菜单，如图：
分析自检后进行求解计算，得到在 0.0015秒时的各 参量如下：
1.圆筒直线电机定位力曲线：
Moving1.Force_z [newton]
五、网格剖分设置， 选择Inside Selection 对整个模型内部进行 剖分，具体设置为： Length_Band=0.2cm Length_coil=0.25cm
Length_stator=0.3c m Length_PM=0.2cm
h_Outregion= 0.4cm 剖分效果如图：
InducedVoltage(WindingB) Setup1 : Transient
InducedVoltage(WindingC) Setup1 : Transient
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
35.00
40.00
Time [ms]
圆筒直线电机A、B、C三相绕组的磁链曲线：
利用Ansoft中的工程电磁场有限元 分析软件Mexwell对某一直线电机进 行仿真。所做的是二维瞬态磁场的分 析，基本步骤为：建模、定义材料属 性、分配材料、划分网格、设置加载、 边界条件、设定求解参数及后处理。
一、建立的材料模型如图：主要包括初级槽、 初级冲片、永磁体和次级轭，以及将包围运动 部分的Band区域和是求解域连通的Outregion区 域。
二、设置材料属性及分配材料：Band面域及外层面 域为空气，绕组材料为铜，定子铁芯及转子铁心为 10号钢，永磁体材料为NdFe30。分配如图：
三、激励源及边界条件的定义和加载：对永磁 体进行磁极方向的确定，并采用径向充磁。绕 组线圈为200匝，加载电流源激励。加载的边 界条件为气球边界条件。
四、运动选项设置：直线电机瞬态磁场分析针 对电机直线运动时的磁场变化而言的，选中 Band面域，设置运动类型为直线运动，运动 平行与坐标轴Z，初始位置为0，为确保磁极不 脱离初级，双向位移分别设置为-40cm和 50cm。
30.00
35.00
40.00
Time [ms]
圆筒直线电机A、B、C三相绕组的反电动势曲线：
Y1 [V]
375.00 250.00 125.00
0.00 -125.00 -250.00 -375.00
0.00
XY Plot 2
Cylindric_PM ANSOFT
Curve Info
InducedVoltage(WindingA) Setup1 : Transient
0.63
Y1 [Wb]
0.00
-0.63
-1.25 0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
35.00
40.00
Time [ms]
Position [mm]
圆筒直线电机动子移动位置图：
250.00
XY Plot 4
200.00
150.00
100.00
50.00
0.00 0.00
20.00
40.00
Time [ms]
60.00
Cylindric_PM ANSOFT
Curve Info Position
Setup1 : Transient
80.00
100.00
永磁直线电机在0.0015秒时的磁力线分布如图：
永磁直线电机在0.0015秒时的磁通密度云图为：
XY Plot 3
Cylindric_PM ANSOFT
1.25
Curve Info
FluxLinkage(WindingA) Setup1 : Transient
FluxLinkage(WindingB) Setup1 : Transient
FluxLinkage(WindingC) Setup1 : Transient