新型高力密度模块化矩阵式直线感应电机运行机理与特性研究

基本信息
批准号:51607173
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:19.50
负责人:张志华
学科分类:
依托单位:中国科学院电工研究所
批准年份:2016
结题年份:2019
起止时间:2017-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:史黎明,马逊,孙晓,王培龙
关键词:
十字形次级电磁弹射力密度带载能力直线感应电机
结项摘要

Long primary double sided linear induction motor has been increasingly widely applied in electromagnetic acceleration field such as electromagnetic aircraft launch system due to its merits of simple and reliable structure, large thrust and high-qualify speed regulation capacity. However, the application of this kind of linear motor in the unmanned aerial vehicle electromagnetic launch system with motility will raise a more stringent demand concerning thrust density, capacity of load-carrying and motility. A novel modularized matrix linear induction motor, the primary of which compromises four stationary components arranged in homocentric squares and the secondary of which is constructed only by one aluminum plate with a cruciform cross section and exploited jointly by the four stationary components of primary, has been proposed in this project. And the linear motor with novel topology proposed in this project possess ability of overcoming the low thrust density shortcomings of traditional linear induction motor. The research contents mainly include: 1 operation mechanism and topology research of the proposed novel motor; 2 quantitative investigation on induced eddy current in the secondary plate and electromagnetic coupling characteristics of the four stationary components of motor primary by constructing a three dimensional analytical model of the motor electromagnetic field; 3 optimization design and multi physical domain analysis of the proposed novel motor; 4 prototype motor development, establishment of motor driving test platform and contrastive study between theory and experiment. The achievement of this project will significantly improve the electromagnetic performance of linear motor such as thrust density, power density, ratio of thrust and power and power factor. Besides, the novel motor proposed in this project can also enhance the motor ability of load-carrying especially when the secondary operates in a high speed, and provide a new solution for the linear induction motor application in special situation, which undoubtedly possesses an important scientific meaning and application value.

长初级双边直线感应电机具有结构简单可靠、推力大、速度调节性好等特点,在飞机电磁弹射等电磁加速领域逐渐得到应用。但是,机动型无人机电磁弹射系统对直线电机的推力密度、带载能力和机动性要求更为苛刻,本项目提出一种模块化矩阵式新型直线感应电机,呈田字排列的四个定子共用一个十字形三维铝板次级,通过四套绕组的排布规律使每个定子的有效工作面增加一倍,有效解决直线感应电机推力密度低的问题。研究内容主要包括:1)新型电机拓扑结构及运行机理;2)建立电机三维解析模型定量分析次级板三维感应涡流和定子之间的电磁耦合特性;3)新型电机优化设计与多物理域分析计算;4)研制样机、构建驱动控制平台进行实验比对研究。本项目研究成果将极大提高直线感应电机的推力/功率密度、功率因数与力功比,同时大幅增强次级在高速运动时的带载能力,为直线感应电机在电磁加速场合的应用提供一种新的有效解决方案,具有重要的理论意义和实用价值。

项目摘要

长初级双边直线感应电机具有结构简单可靠、推力大、速度调节性好等特点,在飞机电磁弹射等电磁加速领域逐渐得到应用。但是,机动型无人机电磁弹射系统对直线电机的推力密度、带载能力和机动性要求更为苛刻,本项目提出一种模块化矩阵式新型直线感应电机,呈田字排列的四个定子共用一个十字形三维铝板次级,通过四套绕组的排布规律使每个定子的有效工作面增加一倍,有效解决直线感应电机推力密度低的问题。研究内容主要包括:1)新型电机拓扑结构及其运行机理;2)建立电机三维有限元模型定量分析次级板三维感应涡流和定子之间的电磁耦合特性;3)建立基于动态耦合因子的变参数单元电机等效电路数学模型;4)新型电机的尽限设计方法与多物理域分析计算。本项目研究成果将极大提高直线感应电机的推力/功率密度、功率因数与力功比,同时大幅增强次级在高速运动时的带载能力,为直线感应电机在电磁加速场合的应用提供一种新的有效解决方案,具有重要的理论意义和实用价值。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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