【摘 要】
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近年来随着永磁材料价格的不断上升,交替极电机（Consequent-Pole Machine,CPM）逐渐成为永磁直线同步电机领域的研究热点,其少永磁、低成本、高永磁体利用率的特点非常适合用于长行程的场合。本文全面总结了交替极电机与混合励磁电机的国内外研究现状,对比了各类结构的优缺点和实际应用中存在的问题,阐明了新型交替极混合励磁磁通反向永磁直线电机在长行程、低成本、频繁变速运行场合下的工程实际应
【基金项目】
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国家自然科学基金（编号52177061,编号51777190）； 宁波科技创新2025重大专项（2018B10068）；
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近年来随着永磁材料价格的不断上升,交替极电机（Consequent-Pole Machine,CPM）逐渐成为永磁直线同步电机领域的研究热点,其少永磁、低成本、高永磁体利用率的特点非常适合用于长行程的场合。本文全面总结了交替极电机与混合励磁电机的国内外研究现状,对比了各类结构的优缺点和实际应用中存在的问题,阐明了新型交替极混合励磁磁通反向永磁直线电机在长行程、低成本、频繁变速运行场合下的工程实际应用价值。针对其拓扑结构、解析模型、工作机理、电磁性能、故障性能和样机测试等方面进行了详细的研究,主要工作包括以下几个方面:（1）深入研究了交替极永磁直线电机的工作原理,针对交替极结构的特点建立了磁动势-气隙磁导模型,推导了永磁磁动势、气隙磁导函数、绕组函数、空载气隙磁密分布、磁链、反电势及三相对称交流电源下的电机推力解析表达式,揭示了不同次数磁密场谐波对于推力的贡献。（2）提出一种基于交替极和混合励磁结构的初级分段磁通反向电机（Consequent-Pole Hybrid Excited Flux-Reversal Permanent Magnet Synchronous Linear Machine,CP-HEFRPMSLM）,适用于低成本、长行程、频繁变速的应用场合,在分析基本工作原理和混合励磁方式后,优化了电机结构并分析了电磁性能,包括空载气隙磁密、空载相反电势、推力性能、边端力与电感等。（3）建立了CP-HEFRPMSLM电枢绕组匝间短路故障的故障等效模型,结合短路环的电阻与电抗参数,深入分析了匝间短路故障后短路环、故障、非故障相电流、绕组铜耗、推力性能的变化。更进一步,根据直线电机的端部开断的特点,分析比较了不同匝间短路故障位置下匝间短路环电流、推力性能、负序分量等。（4）研制了一台CP-II HEFRPMSLM样机并搭建测试平台,测试了不同混合励磁状态下的空载反电势波形以及静态推力电流曲线,验证理论分析和有限元仿真的正确性。
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