畢文武，范良志，王玉金

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面向電織針設(shè)計(jì)的直線電機(jī)模型參數(shù)選擇

畢文武，范良志*，王玉金

（武漢紡織大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，湖北武漢 430073）

針對(duì)一種面向電織針設(shè)計(jì)的超薄永磁直線同步電機(jī)，在提出直線電機(jī)模型的條件下對(duì)其氣隙磁場(chǎng)進(jìn)行研究，最后分析直線電機(jī)的各個(gè)參數(shù)對(duì)氣隙磁場(chǎng)強(qiáng)度的影響，并利用分析結(jié)果設(shè)計(jì)直線電機(jī)的參數(shù)，完善直線電機(jī)的模型設(shè)計(jì)，為進(jìn)一步的樣機(jī)制作打下基礎(chǔ)。

電織針；直線電機(jī)；氣隙磁場(chǎng)；參數(shù)

１　引言

近年來隨著紡織工藝水平的不斷提高，對(duì)紡織機(jī)械的效率、響應(yīng)速度、控制的繁簡(jiǎn)程度均提出了更高的要求。永磁直線電機(jī)越來越多的應(yīng)用到紡織機(jī)械領(lǐng)域。為了滿足電織針的性能要求，在設(shè)計(jì)直線電機(jī)的時(shí)候就要盡可能的提高其氣息磁場(chǎng)的強(qiáng)度，而氣隙磁場(chǎng)的大小又和電機(jī)模型的各個(gè)尺寸大小密切相關(guān)，為了完成直線電機(jī)參數(shù)的設(shè)計(jì)，需要分析氣隙磁場(chǎng)解析解和電機(jī)尺寸的關(guān)系，并以提高氣隙磁場(chǎng)大小和減少磁場(chǎng)的諧波含量為要求來選定電機(jī)模型各個(gè)尺寸參數(shù)的大小。

本文在電織針電機(jī)模型選擇無背鐵鐵心永磁體面對(duì)面安裝動(dòng)圈式結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，通過Matlab對(duì)氣隙磁場(chǎng)的大小進(jìn)行分析，初步選定電機(jī)的各個(gè)尺寸參數(shù)。

２　超薄直線電機(jī)總體設(shè)計(jì)目標(biāo)

2.1運(yùn)動(dòng)軌跡指標(biāo)

往復(fù)行程20mm，工作頻率不小于60Hz，定位精度0.2mm。

2.2電織針厚度限制

由于常見的高性能針織大圓機(jī)針號(hào)通常為E16針～E32針，即每英寸16根織針或32根織針，相當(dāng)于0.79mm～1.59mm厚度，所以電織針的寬度要在大約1mm左右。

2.3推力指標(biāo)

3　直線電機(jī)的總體設(shè)計(jì)模型以及主要尺寸

圖1　直線電機(jī)的初步設(shè)計(jì)模型

4　主要尺寸對(duì)氣隙磁場(chǎng)的大小的影響

為了滿足電織針的性能要求，需要盡可能的提高氣隙磁場(chǎng)的大小和降低影響氣息磁場(chǎng)正弦程度的諧波含量，而氣隙磁場(chǎng)和諧波含量的大小又與永磁體的高度和寬度以及磁極節(jié)距密切相關(guān)，利用上面的電機(jī)模型建立拉普拉斯方程和泊松方程求解氣隙磁場(chǎng)的數(shù)學(xué)模型并結(jié)合邊界條件得到氣隙磁場(chǎng)解析解，為了得到氣息磁場(chǎng)大小和直線電機(jī)主要尺寸的關(guān)系，以氣隙磁場(chǎng)在法線方向（即Y軸方向）的分量為例進(jìn)行分析：

5　設(shè)計(jì)模型的最優(yōu)化參數(shù)選擇

5.1永磁體厚度和氣隙長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)

5.2永磁體寬度和寬度方向極距長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)

6　電織針氣隙磁場(chǎng)分布的matlab仿真分析以及參數(shù)優(yōu)化

圖2　mm時(shí)，單周期范圍內(nèi)沿x軸方向的氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度分布

圖3　mm時(shí)，單周期范圍內(nèi)沿x軸方向的氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度分布

7　結(jié)論

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Parameters Selected of Linear Motor Designed for Electrical Knitting Needle

BI Wen-wu, FAN Liang-zhi, WANG Yu-jin

(College of Mechanical and Electrical Engineering, Wuhan Textile University, Wuhan Hubei 430073, China)

the paper evaluates the impact of parameters to themagnetic fieldafter theresearch of the Magnetic field of side-by-side packed ultra thickness linear actuators for electrical knitting needle, and uses the results and other guidelinesdesigned the parameters of the Linear Motor tolay the foundation for further work.

Electrical Knitting Needle; Linear Motor; Magnetic field; Parameters

TP183

A

1009－5160(2011)03－0066－04

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（50805109).

*通訊作者：范良志 (1976-)，男，副教授，研究方向：數(shù)控技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)和新型電腦針織數(shù)字化設(shè)備.