圆筒形直线电机的演变过程

直线电机根据其工作原理的不同，可分为直线感应电动机、直线同步电动机、直线直流 电动机、直线步进电动机和其他直线电动机。 

而按直线直流电动机的基本工作原理，直线直流电动机的结构有多种类型，如下图所示 

 直线直流电机的基本结构分类 

本文选择的是动磁式直线直流电动机，如图 2。4 所示。 

 直线直流电机工作原理图

电机的工作原理为：电机包括内外定子铁芯、动子及绕组。动子通常由永磁体制作。定 子铁芯上缠绕着环状的励磁线圈，并且往线圈中通入交流电。当线圈绕组中通入交流电时， 在电磁力的作用下，永磁体沿着轴向作往复运动。电机内部存在两个磁场，分别是由线圈产 生的交变磁场和由永磁体产生的恒定磁场，这两个磁场的相互作用推动动子的往复运动。

2。1  电磁直线作动器发电特性的测量文献综述

研究的电磁直线作动器主要参数见下表 

表 2。1 电磁直线作动器主要性能参数

性能参数 数值 

行程(mm) 50 

外径(mm) 150 

高度(mm) 180 

线圈电阻(Ω) 5。4 

额度电磁推力(N) 1000 

额定电流（A） 15 

使用 simplorer 仿真有两种，分别是与 ansoft 和 simulink 联合仿真。利用 ansoft 建 立的物理模型得出的数据与 simulink 的数学模型得出的数据相比，物理模型得到的结果更 为准确根据参数。为了结果更准确，使用了 ANSYS 的 Maxwell 部件建立的 2D 电机模型，见 下图 

图 2。4 电磁直线作动器的物理模型 

Simplore 和 ansoft 联合仿真的步骤大致可以归纳为：

1。2D 模型的导入

2。仿真电路的设置，仿真电路的设置主要依据：

①电机的流通电流时而为正，时而为负，需要 H 桥电路保证电机持续运行。

②电机经过 H 桥电路后，连接到负载上，使用一电阻等效替换负载。

③整个电路应接地，否则，会有影响。

④H 桥 4 个开关管的设置是保证测得正确发电特性的关键，设置在下面会详细分析，并 将其设置。

3。两个软件的时间步长设置，在下文提及。

下图 2。7 是在 simplorer 中测量的电路图,其中电压表 VM1 测得电机两端电压的正负性 COMP1 得到此数据。图 2。7 中的 H 桥的 4 个开关管控制情况如图 

4 个开关管的控制

4 个管脚的控制可看出，H 桥的 1 和 4 开关管开闭情况一致，2 和 3 开关管一致。电压 表 VM1 测得电压正负值，将之赋予给 COMP。当电磁直线作动器两端电压为正时，开关管 1 和 4 导通，2 和 3 断开;端电压为负时，开关管 1 和 4 断开，2 和 3 导通。 来*自-优=尔,论:文+网www.youerw.com

 发电特性测量电路

电磁直线作动器的行程为 50mm，将位移激励振幅设置为±25mm。考虑到现实情况，车 轮的振动频率为 10Hz 左右，直线电机处于发电模式时，获得较为准确的发电特性，将作动 器的位移振动频率设置为 5Hz，如下图，其中的位移激励设置为 

 位移激励设置

    Simplorer 和 ansoft 的时间和步长分别设置为 

 simplorer 设置