一。直線電機發(fā)展史。

早在19世紀末20世紀初，人們就開始從事直線電機的研究，但當時的技術(shù)水平有限，失敗了。直到20世紀50年代中期，控制技術(shù)、材料技術(shù)的飛速發(fā)展和新型控制元件的出現(xiàn)，直線電機的理論和應(yīng)用都取得了新的發(fā)展。特別是近10年來，由于高速、精密機床進給系統(tǒng)的需求，直線電機的優(yōu)越性得到充分體現(xiàn)，直線電機的研究成為熱點。了解直線電機的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢，是開展新型直線電機研究的必要條件。

2.直線電機的理論研究

由于直線電機/結(jié)構(gòu)的特殊性，旋轉(zhuǎn)電機的理論不能直接應(yīng)用于直線電機，這使得對直線電機為此，開展了大量的研究工作，提出了各種理論分析方法。主要包括：直接解法、分層理論和傅立葉法、有限元法、邊界元法等。

從三維麥克斯韋方程出發(fā)，對一維方程的求解進行了簡化。Gieras等人后來用一個簡化的等效電路來描述直線電機輸入的端部效應(yīng)。威爾金森還提出了更詳細的分析方法，基于直線感應(yīng)電動機的端部效應(yīng)建立氣隙磁密方程。

目前，直線電機的分析研究主要集中在一維穩(wěn)態(tài)，主要包括磁路法、磁場分析法、等效磁網(wǎng)絡(luò)法和等效電路法。一般由電動機理想化，即以電動機的一極為求解區(qū)域，將繞組和永磁體等效為正弦電流層，忽略鐵芯端部和邊緣效應(yīng)，補償繞組和端部半充，三相繞組的實際不平衡度等因素?；旧喜捎昧诵D(zhuǎn)電機的分析方法，在川中的實際實現(xiàn)中存在較大的誤差。

分層理論分析法是由gullen和button首先提出，grieg等人后來發(fā)展起來的二維磁場分布方法。Oberret等人開發(fā)的三維分層方法。采用fourier兩階段法模擬直線電機的縱向和橫向邊緣效應(yīng)。這種分層理論分析方法只考慮二次巖心的飽和度，而不考慮一次巖心的飽和度。1993年，Idir等人提出了一種既考慮一次巖心飽和度又考慮二次巖心飽和度的分層理論分析方法。

有限元法非常適合求解直線電機的電磁場方程。有限元法首先劃分電機的求解區(qū)域，在二維上分成一系列連續(xù)的三角形或四邊形單元。在三維情況下，它被劃分成一系列連續(xù)的六面體單元，并計算出單元節(jié)點上矢量最大磁位a是預(yù)先假定的變化量，然后從麥克斯韋基本方程出發(fā)，導(dǎo)出了以磁場矢量磁位a為變量的偏微分方程組。目前，直線電機的電磁場分布和工作特性的計算主要采用二維有限元法。它已被廣泛使用。隨著粉末計算機技術(shù)的發(fā)展和有限元方法本身的改進，三維有限元方法也得到了越來越多的應(yīng)用。直線電機的解析計算。采用有限元法直接求解直線電機磁場的電參數(shù)，突破了傳統(tǒng)方法將磁場簡化為路徑的局限性，并發(fā)展了計算方法。

直線電機開發(fā)

三。直線電機的設(shè)計

直線電機的設(shè)計標準是laithwaite在1965年提出的質(zhì)量因子g。它是表示直線電機電路和磁路之間耦合程度的質(zhì)量因子，有多種定義。然而，對于高速直線感應(yīng)電動機，質(zhì)量因數(shù)大的井不能保證電機的最大推力和最大效率，所以Boddia等人。提出了最佳品質(zhì)因子的概念。

為了準確計算直線電機的電磁特性參數(shù)和輸出力，優(yōu)化電機結(jié)構(gòu)尺寸，縮短開發(fā)周期，降低設(shè)計和制造成本，有必要對磁場進行分析，使計算更加精確。在直線電機的設(shè)計中，許多考慮因素是采用各種措施來減少端部效應(yīng)的影響。例如，在直線電機一次繞組的端部槽中，采用了全填充繞組形式來提高電機的性能；而準確分析傳輸器端部效應(yīng)的方法，為直線電機的設(shè)計提供了參考。

目前，在直線電機的設(shè)計和研究中，一個非?；钴S的研究方向是將各種數(shù)值算法和優(yōu)化算法引入到直線電機的計算機輔助優(yōu)化設(shè)計中。例如，從田間道路組合的角度出發(fā)，采用混合罰函數(shù)法對直線電機進行優(yōu)化。目標函數(shù)是單位體積產(chǎn)生的推力?？紤]到各種因素的影響，采用多目標優(yōu)化技術(shù)，設(shè)計了基于hook-jeeves的直線電機。該方法優(yōu)化了直線電機的設(shè)計。其目的是使直線電機的力指數(shù)最大化。介紹了直線電機其它性能指標的約束條件。約束處理采用外部罰函數(shù)法。采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對直線電機進行優(yōu)化。部分計算采用有限元法對氣隙直線電機磁場分布的局限性進行了二維有限元計算，并提出了三維有限元計算的數(shù)學(xué)物理模型和計算方法。