杨东升，等： 基于ＡＮＳＹＳ的圆筒型永磁直线电机有限元分析 基于ＡＮＳＹＳ的圆筒型永磁直线电机有限元分析 杨东升，刘祥琚 （驻上海沪东中华造船（集团）有限公司军事代表室，上海２００１２９） 提 要 圆筒型永磁直线电机结合了直线电机和永磁电机两者的优点，其结构特点决定了其设计与分析 的方法与传统的旋转电机有所不同。本文以ＡＮＳＹｓ有限元软件为工具，分析了径向充磁圆筒型直线电机的 静态磁场和动态磁场，并使用虚和麦克斯韦张量法对其电磁推力进行了计算，两种方法的计算结果相近， 证明了计算方法的正确性。分析计算结果表明该结构直线电机漏磁通较大，磁通密度较小。 关键词 ＡＮＳＹＳ圆筒型中图分类号Ｕ６６４．４５ 永磁直线电机Ａ 有限元 文献标识码ＦＥＭ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ａ Ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｌｉｎｅａｒ Ｍｏｔｏｒ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＡＮＳＹＳ ＹＡＮＧ Ｄｏｎｇ—ｓｈｅｎｇ，ＬＩＵ Ｘｉａｎｇ—ｊ ｕｎ （Ｍｉｌｉｔａｒｙ Ｒ印ｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅ ｉｎ Ｈｕｄｏｎｇ—Ｚｈｏｎｇｈｕａ Ｓｈｉｐｂｕｉｌｄｉｎｇ（Ｇｒｏｕｐ）Ｃｏ．，Ｌｔｄ． Ｓｈａｎｇｈａｉ ２００１２９，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ ｐｅｒｍａｎｅｎｔ ｍａｇｎｅｔ ｌｉｎｅａｒ ｍｏｔｏｒ ｃｏｍｂｉｎｅｓ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｂｏｔｈ ａ ｌｉｎｅａｒ ｍｏｔｏｒ ａｎｄ ａ ｐｅｒｍａｎｅｎｔ ｍａｇｎｅｔ ｏｎｅ。ａｎｄ ｈｅｎｃｅ ｉｔｓ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｆｅａｔｕｒｅｓ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ ｔｈａｔ ｉｔｓ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｒｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｆｒｏｍ ｔｈｏｓｅ ｏｆ ａ ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｒｏｔａｒｙ ｍｏｔｏｒ． Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｓｔａｔｉｃ ａｎｄ ｄｙｎａｍｉｃ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｉｅｌｄ ｏｆ ａ ｒａｄｉａｌｌｙ ｍａｇｎｅｔｉｚｅｄ ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ ｌｉｎｅａｒ ｍｏｔｏｒ ｂｙ ＡＮＳＹＳ ｓｏｆｔｗａｒｅ。ａｎｄ ｅｍｐｌｏｙｓ ｔｈｅ ｖｉｒｔｕａｌ ｗｏｒｋ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｔｈｅ Ｍａｘｗｅｌｌ ｔｅｎ— ｓｏｒ ｍｅｔｈｏｄ ｔｏ ｃａｌｃｕｌａｔｅ ｉｔｓ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｏｒｃｅ．Ｔｈｅ ｂｏｔｈ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｒｅ ｓｉｍｉｌａｒ，ｗｈｉｃｈ ｐｒｏｖｅｓ ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｃｔｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ．Ｉｔ ｈａｓ ｓｈｏｗｎ ｂｙ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｍｏｔｏｒ ｈａｓ ｔｈｅ ｌａｒｇｅｒ ｌｅａｋａｇｅ ｆｌｕｘ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｍａｌｌｅｒ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｌｕｘ ｄｅｎｓｉｔｙ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ ＡＮＳＹＳ Ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａ１ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｌｉｎｅａｒ ｍｏｔｏｒ ＦＥＭ １ 引言 圆筒型永磁直线电机作为线性驱动装置，具有 （３）圆筒型直线电机的特殊结构决定了其散热 能力好，但相对传统旋转电机也有许多不足之处； （４）圆筒型直线电机的效率和功率因数比同容 量的旋转电机要低，特别在低速时； 如下特点。 （１）通过电能直接产生电磁推力形成直线运 动，不需要从旋转运动到直线运动的机械结构转换； （２）适合高速直线运动，因为不存在离心力的 （５）无横向边缘效应，横向效应是指由于横向 开断造成的边界处磁场的削弱，而圆筒型直线电机 横向无开断，所以磁场沿周向均匀分布； （６）起动推力易受到电压波动的影响。 约束，普通材料亦可以达到较高的速度； 作者简介：杨东升（１９７９一），男，工程师。 圆筒型永磁直线电机的以上特点决定了其设计 与分析的方法与传统的旋转电机有所不同。本文基
