一。直線(xiàn)電機(jī)發(fā)展史。

早在19世紀(jì)末20世紀(jì)初，人們就開(kāi)始從事直線(xiàn)電機(jī)的研究，但當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平有限，失敗了。直到20世紀(jì)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(xiàn)電機(jī)的理論和應(yīng)用都取得了新的發(fā)展。特別是近10年來(lái)，由于高速、精密機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的需求，直線(xiàn)電機(jī)的優(yōu)越性得到充分體現(xiàn)，直線(xiàn)電機(jī)的研究成為熱點(diǎn)。了解直線(xiàn)電機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)，是開(kāi)展新型直線(xiàn)電機(jī)研究的必要條件。

2.直線(xiàn)電機(jī)的理論研究

由于直線(xiàn)電機(jī)/結(jié)構(gòu)的特殊性，旋轉(zhuǎn)電機(jī)的理論不能直接應(yīng)用于直線(xiàn)電機(jī)，這使得對(duì)直線(xiàn)電機(jī)為此，開(kāi)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(duì)一維方程的求解進(jìn)行了簡(jiǎn)化。Gieras等人后來(lái)用一個(gè)簡(jiǎn)化的等效電路來(lái)描述直線(xiàn)電機(jī)輸入的端部效應(yīng)。威爾金森還提出了更詳細(xì)的分析方法，基于直線(xiàn)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的端部效應(yīng)建立氣隙磁密方程。

目前，直線(xiàn)電機(jī)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(chǎng)分析法、等效磁網(wǎng)絡(luò)法和等效電路法。一般由電動(dòng)機(jī)理想化，即以電動(dòng)機(jī)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(bǔ)償繞組和端部半充，三相繞組的實(shí)際不平衡度等因素?；旧喜捎昧诵D(zhuǎn)電機(jī)的分析方法，在川中的實(shí)際實(shí)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(lái)發(fā)展起來(lái)的二維磁場(chǎng)分布方法。Oberret等人開(kāi)發(fā)的三維分層方法。采用fourier兩階段法模擬直線(xiàn)電機(jī)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(xiàn)電機(jī)的電磁場(chǎng)方程。有限元法首先劃分電機(jī)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(jì)算出單元節(jié)點(diǎn)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(chǎng)矢量磁位a為變量的偏微分方程組。目前，直線(xiàn)電機(jī)的電磁場(chǎng)分布和工作特性的計(jì)算主要采用二維有限元法。它已被廣泛使用。隨著粉末計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和有限元方法本身的改進(jìn)，三維有限元方法也得到了越來(lái)越多的應(yīng)用。直線(xiàn)電機(jī)的解析計(jì)算。采用有限元法直接求解直線(xiàn)電機(jī)磁場(chǎng)的電參數(shù)，突破了傳統(tǒng)方法將磁場(chǎng)簡(jiǎn)化為路徑的局限性，并發(fā)展了計(jì)算方法。

直線(xiàn)電機(jī)開(kāi)發(fā)

三。直線(xiàn)電機(jī)的設(shè)計(jì)

直線(xiàn)電機(jī)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是laithwaite在1965年提出的質(zhì)量因子g。它是表示直線(xiàn)電機(jī)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(duì)于高速直線(xiàn)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，質(zhì)量因數(shù)大的井不能保證電機(jī)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(zhǔn)確計(jì)算直線(xiàn)電機(jī)的電磁特性參數(shù)和輸出力，優(yōu)化電機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸，縮短開(kāi)發(fā)周期，降低設(shè)計(jì)和制造成本，有必要對(duì)磁場(chǎng)進(jìn)行分析，使計(jì)算更加精確。在直線(xiàn)電機(jī)的設(shè)計(jì)中，許多考慮因素是采用各種措施來(lái)減少端部效應(yīng)的影響。例如，在直線(xiàn)電機(jī)一次繞組的端部槽中，采用了全填充繞組形式來(lái)提高電機(jī)的性能；而準(zhǔn)確分析傳輸器端部效應(yīng)的方法，為直線(xiàn)電機(jī)的設(shè)計(jì)提供了參考。

目前，在直線(xiàn)電機(jī)的設(shè)計(jì)和研究中，一個(gè)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(xiàn)電機(jī)的計(jì)算機(jī)輔助優(yōu)化設(shè)計(jì)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(duì)直線(xiàn)電機(jī)進(jìn)行優(yōu)化。目標(biāo)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(biāo)優(yōu)化技術(shù)，設(shè)計(jì)了基于hook-jeeves的直線(xiàn)電機(jī)。該方法優(yōu)化了直線(xiàn)電機(jī)的設(shè)計(jì)。其目的是使直線(xiàn)電機(jī)的力指數(shù)最大化。介紹了直線(xiàn)電機(jī)其它性能指標(biāo)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(duì)直線(xiàn)電機(jī)進(jìn)行優(yōu)化。部分計(jì)算采用有限元法對(duì)氣隙直線(xiàn)電機(jī)磁場(chǎng)分布的局限性進(jìn)行了二維有限元計(jì)算，并提出了三維有限元計(jì)算的數(shù)學(xué)物理模型和計(jì)算方法。