带式输送机用初级分段直线电机法向悬浮力的分析与优化

摘要

针对传统带式输送机阻力高、摩擦损耗大等技术难题，提出采用初级分段永磁直线电机辅助驱动带式输送机的方案，并重点研究典型永磁体阵列的法向悬浮力及其受参数影响规律：推导永磁体阵列平行充磁下法向悬浮力的解析表达式，借助有限元仿真分析平行永磁体、矩形Halbach及弧形Halbach 3种阵列对法向悬浮力及其波动的影响规律；进而研究3种永磁体阵列下极弧系数、初级绕组单元间距对法向悬浮力的影响规律；最后，制作优化设计的原理性验证样机并进行相关试验。结果表明：永磁体阵列、极弧系数及绕组单元间距对法向悬浮力及其波动有较大影响；相对而言，优化后的矩形Halbach阵列的法向悬浮力性能最佳；其平均法向悬浮力最大，幅值相较于平行永磁体阵列和弧形Halbach阵列分别提升了154.62%和53.63%,法向悬浮力相对平行永磁体阵列降低9%。矩形Halbach阵列的初级分段式永磁直线电机能够为带式输送机机械摩擦损耗大与皮带受力不均断裂问题提供新的解决方案。

关键词

电机与电器 / 永磁同步直线电机 / 有限元仿真 / 悬浮力 / 带式输送机