第33卷 第9期 2011-9(下) 【107】 收稿日期：2011-05-12 作者簡介：王雪艷(1971－)，女，山東博興人，講師，工學碩士，主要從事機電一體化及機械設計與制造相關專業的教學及研究工作。 0 引言 一臺旋轉運動的電動機沿著半徑方向的剖面圖與直線電動機的相同。其簡單的結構和運動方式來帶了高效率。磁懸浮列車就是用直線電機來驅動的最好的例子。航空母艦上的飛機電磁彈射器也可以使用直線電機(未運用，正處于研究階段)。目前直線電機的應用已經越來越廣泛。本文以永磁電機為例探討直線電機的工作原理和設計思路。隨著計算機技術的發展，電機設計方法的發展日新月異。目前最常用的是用商業的專用軟件來進行設計，但是要找到一種既有針對性又符合自己設計風格的軟件并不容易，自己編程來輔助設計勢在必行。程序需要根據畢奧—薩伐爾定律計算磁場，鑒于計算過程比較復雜，國內的研究成果僅有：蘭州大學茍曉凡等學者的《矩形永磁體磁場分布的解析表達式》(國家自然科學重點基金項目)。經本文研究后發現，借助于 MATLAB 工具強大的公式推導和數值運算能力，只需用簡單的程序語句便可計算出數據，然后繪制出直觀圖像，此法比傳統的方法高效簡便。MATLAB 還提供了各種豐富的工具箱，比如神經網絡工具箱、優化工具箱等等，可以很方便地利用它們去進行更深層次的研究。 1 單塊矩形永磁體磁場計算 永磁直線電機是由通電線圈和若干塊矩形永 磁體組成的。要研究直線電機的工作過程，需要先弄清電機磁場的空間分布。一個長、寬、高為a、b、h 的矩形永磁體如圖 1 所示。 圖1 矩形永磁體 其外部空間任一點 P(x, y, z)的磁場是由磁體內部分子電流共同疊加而產生的合磁場。當矩形磁體沿一個方向充分磁化并達到飽和后，因磁體內分子電流排列整齊而使磁體內部分子電流全部被抵銷，所以可看成只有磁體表面電流在流動。如圖 1 所示，矩形永磁體的 A’ B’ C’ D’ 平面處于XY 坐標平面，A’ 點與坐標原點距離為 d，根據磁體 NS 極性，按右手螺旋定則可知其體表電流沿ABCD 方向流動，并且只有四個豎直方向(平行 Z 軸)的平面有電流流動，而上下兩個水平平面(垂直 Z 軸)無電流流動。P 點磁場的計算只需計算出四個豎直平面電流在 P點產生的磁場，然后加起來。 基于MATLAB的永磁體直線電機的設計 Design of PM linear motor based on MATLAB 王雪艷 WANG Xue-yan (淄博職業學院，淄博 255314) 摘 要： 理想面電流模型建立在充分均勻磁化的單塊矩形永磁體上，在MATLAB程序語言中根據畢奧—薩伐爾定律公式進行編程，運用符號運算推導出磁體外一點的磁感應強度的微分符號表達式，然后通過數值積分得到矩形永磁體的空間磁場分布數據，并繪制出曲線圖。再進一步利用多塊矩形永磁體構成簡單的直線電機磁場模型，通過編程對通電線圈的受力情況做分析計算，線圈在磁場中的受力變化曲線圖通過數值積分的方法得到。通過線圈受力曲線分析，對直線電機工作原理與設計進行初步探討。 關鍵詞： 永磁體；磁場分布；直線電機 中圖分類號：TP391.72 文獻標識碼：A 文章編號：1009-0134(2011)9(下)-0107-04 Doi: 10.3969/j.issn.1009-0134.2011.9(下).33 【108】 第33卷 第9期 2011-9(下) 先來計算平面ABB’A’ 在 P 點形成的磁場， 假設此平面上有一點(xi, yi, zi)，可由畢奧—薩伐爾定律來計算(xi, yi, zi

總結

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