稀土永磁直流直線電動機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)
劉景林（西安微電機(jī)研究所）
蔣宗榮（西北工業(yè)大學(xué)）
李秉實(shí)（航空航天部第618研究所）
【摘要】根據(jù)稀土永磁直流直線電動機(jī)的特點(diǎn)，對電機(jī)電磁場分布進(jìn)行了分析計(jì)算，并從場一路結(jié)合的觀點(diǎn)對電機(jī)采用混合罰函數(shù)法優(yōu)化設(shè)計(jì)，取得了滿意的結(jié)果。
【敘詞】稀±永磁直線電動楓磁場優(yōu)化／罰函數(shù)
l 引 言
目前，飛行器的主飛行控制動力由液壓系統(tǒng)提供。隨著余度技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，與電傳余度控制系統(tǒng)相比，傳統(tǒng)的液壓動力系統(tǒng)便有不足之處，如體 積較大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本較高、污染環(huán)境等。在稀土永磁材料飛速發(fā)展的今天，可使逐步采用電傳系統(tǒng)取代液壓系統(tǒng)成為可能。
稀土永磁直流直線電機(jī)用于驅(qū)動飛機(jī)分油活門，以實(shí)現(xiàn)對舵面的控制，從而調(diào)整飛行姿態(tài)。由于這種電機(jī)在最終產(chǎn)生直線運(yùn)動的狀態(tài)下無需中間轉(zhuǎn)換裝置，而直接與負(fù)載交聯(lián)，具有結(jié)構(gòu)簡單、快速響應(yīng)、可靠性高等特點(diǎn)，是較為理想的執(zhí)行元件。
2 電磁場分析
2.1結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
電機(jī)呈圓筒狀，為徑向多極無槽有刷結(jié)構(gòu)。根據(jù)對稱性，取1/4部分為研究模型，如圖所示。
2.2數(shù)學(xué)模型
由電機(jī)結(jié)構(gòu)可知，磁場呈平面分布。根據(jù)麥克斯韋方程，將其對應(yīng)的邊值轉(zhuǎn)化為等價(jià)的能量泛函的變分：
2.3相應(yīng)邊界條件
空載時(shí)，磁場由磁鋼產(chǎn)生。1、2、3、4邊位于第1類邊界（見圖1）有：
5、6、7、8、9邊則位于第2類非齊次邊界。在5、6、9邊，有：
在7、8邊，有：
式中j磁鋼側(cè)面等效電流線密度
電機(jī)運(yùn)行時(shí)，電流流經(jīng)動子繞組，產(chǎn)生電樞反應(yīng)磁場。對應(yīng)的邊界條件為：
第1類邊界：1，2，3
第2類非齊次邊界：10，11，12在10，12邊，有：
在11邊，有：
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