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直线感应电机具有非常优越的特点,如爬坡能力强、转弯半径小、无中间传动装置等。但就电机本体性能而言,仍然存在很多问题,如效率低、存在侧向力和法向力、有横纵端部效应等。所以直线感应电机的设计和分析就十分重要。本文,基于直线感应电机一维理论,建立了直线感应电机的等效电路,并根据等效电路对直线电机的推力、效率、功率因数等性能指标进行了解析计算。但通过一维理论求得的等效电路并不能求出法向力,所以又建立了多层行波理论模型,从而求得法向力。为了对直线电机进行深入分析,提出了次级阻抗角概念,并对该角进行解析计算,以及分析了该角对电机推力、法向力、涡流损耗的影响。通过直线电机的等效电路,编写了 Matlab程序,设计出一台直线感应电机。然后,用三维建模软件,搭建了滚筒型直线电机测试平台,对传感器的位置进行了确定,从而可以测出推力、及法向力。并对测试平台在受到机械应力的情况下发生形变的大小,进行了仿真计算,以验证直线电机测试平台的可行性。为了更进一步对电机的电磁特性进行析,采用有限元法对电机内的电磁场和次级铝板上的涡流分布进行了精确的计算,从而得到磁场、涡流在铝板表面上的分布图,并分析磁场、涡流与三维力之间的关系,得到铝板表面洛伦兹力各个分量的分布图。之后同样采用有限元法,对直线电机发生侧向偏移时,这一特殊工况进行了分析,得出偏移情况下磁场、涡流以及洛伦兹力在铝板的分布。并提出电流密度纵向分量畸变率、磁密法向分量畸变率和侧向力畸变率,并对各量进行计算分析。最后,直线感应电机的效率较低,是制约其发展的一个主要的因素。为了提升电机的性能,本文采用遗传算法对帽形次级直线电机进行优化设计,以能够确定帽形次级结构参数的四个变量为优化变量,推力、效率、功率因数、次级重量为优化的目标函数,在考虑约束的条件下,对电机进行了优化设计,并成功提升了电机的性能。