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轨道交通系统采用直线电机驱动,在爬坡能力、牵引性能、振动噪声等方面具有显著的优势。直线感应电机在长行程轨道交通驱动系统应用日渐成熟,但效率和功率因数等性能指标有待提高。本文提出一种新型结构电机—磁障耦合初级永磁单边励磁直线电机(MBCPPMUELM),不仅具有直线感应电机的优点,而且功率因数和效率较高,在长行程轨道交通系统具有广阔的应用潜力。首先,提出了本课题研究的意义及新型结构电机。针对目前轨道交通系统的发展现状,分析了直线感应电机、直线开关磁阻电机和永磁直线电机等应用于轨道交通驱动系统的优缺点,结合该领域的技术需求,提出了本文研究的MBCPPMUELM。其次,详细分析了电机的基本结构和工作原理。基于磁场耦合调制效应推导永磁体极对数、次级齿数和气隙基波磁场极对数三者的关系式,确定绕组连接方式来设计电机的初次级结构。再次,对电机进行磁场分析与计算。根据材料特性将子域划分为三部分,且基于子域解析模型建立了一种求解MBCPPMUELM的气隙子域、永磁体子域和初级定子槽子域的通用解析方法,得到各个子域的表达式;根据气隙磁场的谐波分析详细说明了磁场调制原理,并利用ANSYS Maxwell有限元分析法从电机气隙磁密分布、绕组电感两方面和子域解析模型分析的结果进行对比,验证了该解析方法的准确性,其结果与有限元法的结果均吻合较好。基于电机磁动势磁导模型,对MBCPPMUELM的气隙磁密进行解析分析。通过推导电机功率尺寸方程和电磁推力方程确定能显著影响电机推力性能的关键参数,并确定MBCPPMUELM电磁设计方案。最后,研究MBCPPMUELM的多种拓扑结构及其性能对比。研究了三种典型的拓扑结构形式,借助有限元分析法,对磁场密度分布、磁力线分布、电磁推力等运行特性进行对比分析,证明了本文提出的拓扑结构在磁场调制和电磁推力方面的突出优势。研究了电机次级磁障齿的极弧系数、电机的转子导条层数、电机定子中永磁体的安装位置等不同结构参数对电机磁场和推力的影响,从而完成电磁设计参数的优化,为MBCPPMUELM的优化设计和进一步推广应用奠定了基础。