摘要：基于maxwell2d建立了具有梯形槽结构的直线感应电机模型，对梯形槽结构直线感应电机模型的效率、推力、磁场分布进行了分析。与传统导体板结构的直线感应电机进行对比，通过优化次级槽宽、槽距，仿真验证了此种结构可以提高其效率和推力，改善直线感应电机的性能。

关键词：直线感应电机；梯形槽maxwell 2d仿真；有限元分析

中图分类号：tm346：tm359. 4    文献标志码：a    文章编号：1001-6848( 2010)06-0036-03

    直线感应电机在轨道交通中作为推进系统得到大量应用，如地铁、轻轨、中低速磁悬浮列车等。然而由于直线感应电机铁心开断、漏磁较多，边端效应导致其效率和功率因数较低，所以效率低、推力小是直线惑应电机的一大缺点.。本文针对直线感应电机的梯形槽结构进行有限元分析。

    梯形槽结构主要是改变了次级的电阻率，同时改变次级感应涡流的流通路径。通过次级感应板挖槽，可以提高次级感应板的电导率，改变涡流的纵向分量，由洛仑兹力可知『3。4』次级纵向感应电流分量与初级行波磁场没有相互切割，不会产生推力，而这部分电流会产生欧姆损耗。所以，通过改变次级结构，可以优化直线感应电机的性能，提高直线感应电机的推力及效率。

    直线感应电机几何模型如图l所示。

    表1为maxwell 2d中建立的直线感应电机仿真模型参数：

 

    图2为直线感应电机的两种次级结构：一种是直线感应电机的传统固体导体板结构，上面是铝，下面是铁轭；另一种是次级开槽的直线感应电机模型，上面是铝槽，下面是铁轭。

   

  梯形槽结构电机模型是在maxwell 2d中设置时将次级铝条进行端部连接，设置端部电感、电阻值连成梯形槽结构。次级铝槽参数见表2。

   

  对于直线感应电机梯形槽结构的优化设计主要有以下设计原则[5j：①次级梯形槽宽要满足小于极距的长度；②槽与齿近似满足1:2的关系。

    电机中的电磁场是基于maxwell方程进行有限元计算，其电磁场方程组主要有如下方程，采用maxwell 2d进行有限元计算，得到推力计算公式为：

垂直力公式为：

    在maxwell 2d中，电磁瞬态仿真过程建模框图如图3所示。

   

    仿真结果是在三相正弦恒幅恒频电流源的情况下得到的，三相正弦电流源的有效值是150 a，频率是13.5 hz。

    传统导体板结构的推力、垂直力、效率、气隙磁通密度（纵向、横向磁通分布）结果分析如下：

    由图4，改变次级结构后，直线感应电机的推力特性得到明显提高，推力变大。直线感应电机的牵引性能得到优化。

    由图5，改变梯形槽结构之后，直线感应电机的性能得到改善，输入功率比传统导体板结构