计算机论文哪里有？本文基于目前行业内对于磁悬浮平面电机线圈阵列的最优参数缺乏一个统一的规范这一研究背景，提出了对磁悬浮平面电机高能效线圈阵列结构参数宽度 Wc、匝宽 Bc和厚度 h 的优化选取方法。
第一章 绪论
1.2 磁悬浮平面电机线圈阵列研究现状
根据电磁推力的产生原理，平面电机可分为步进式平面电机、永磁式平面电机和感应式平面电机三类。其中，感应式平面电机的研究尚处于起步阶段；步进式平面电机的研究已较为成熟，并进入初步的产品化阶段，虽然这种平面电机具有结构简单、容易控制等优点，但其存在推力波动大、定位精度低、动定子间电磁吸力大、磁路饱和严重、发热量大等诸多问题，应用档次难以进一步提高；永磁式平面电机是近期研究和开发的热点，其动子具有一体化的结构特点，有利于动态性能的提高也给运动控制提供了便利，同时线圈采用无铁芯结构，降低了动定子间的电磁吸力，在功率耗散和热损耗等方面也具有良好的综合性能。
美国麻省理工学院的 Kim 在上个世纪 90 年代提出了第一个可以实现磁悬浮六自由度运动的永磁式平面电机，电机结构如图 1.1 所示。该平面电机采用动磁式结构，动子可以实现竖直方向的调平、调焦以及水平方向的运动。平面电机由四个直线电机组合而成，直线电机磁钢采用一维 Halbach 型永磁阵列，线圈采用带铝质芯材的三相绕组。工作气隙高度为 250μm，可达到平动行程50mm×50mm×400μm，转动行程在毫弧度量级，水平方向平动定位精度可达到5nm，最大加速度可达 2g。
第三章 磁悬浮平面电机高能效线圈阵列宽度及匝宽参数优化
3.1 引言
在第二章中进行了磁悬浮平面电机线圈阵列电磁力/矩建模，本章将要讨论线圈阵列的宽度及匝宽参数优化问题，为了使磁悬浮平面电机在工作时能够提供足够的悬浮力和推进力，线圈阵列单元至少由两个或两个以上线圈组成，在如图 2.4 所示动圈式磁悬浮平面电机结构示意图中只画出 3 个线圈，然而在磁悬浮平面电机实际制造、安装和使用过程中 3 个线圈的结构并不足以满足所有要求，线圈阵列的线圈匝数、长度、宽度、匝宽等尺寸因素也都会影响到磁悬浮平面电机的运动性能，在设计的时候这些因素都要加以考虑。将线圈匝数、长度、宽度、匝宽用分别用：Nc、Lc、Wc、Bc 代表，由第二章关于线圈阵列电磁力/矩建模分析可得：为了保证在实际使用过程中的磁悬浮平面电机仅在一个方向上水平往复运动，而转动要尽可能避免，而在图 2.4 中所画出的线圈阵列结构仅受到 x 方向上水平推力和 z 方向上悬浮力，y 方向上所受电磁力已经削减到 0。一般来说，线圈匝数为固定值，为了使线圈阵列在运动过程中仅受 x方向上水平推力和 z 方向上悬浮力，而 y 方向上所受两侧电磁力相互抵消合力为 0，线圈长度 Lc应如式(3.1)所示进行选取，其中 m 为偶数，τ 为在全局固定坐标系下磁极间距。因此在给定磁极间距 τ 的情况下线圈长度 Lc便已经确定，接下来就以此来讨论线圈阵列匝数 Nc、宽度 Wc和匝宽 Bc尺寸的选取。
第五章 磁悬浮平面电机高能效线圈阵列参数优化结果验证
5.1 引言
前几章建立了磁悬浮平面电机在 Halbach 永磁阵列中所受电磁力/矩模型，并借助模型对线圈阵列宽度 Wc、匝宽 Bc以及厚度 h 做了优化选取。按照表 1 和式(3.7)、式(3.9)和式(4.14)所确定宽度 Wc、匝宽 Bc以及厚度 h 参数的磁悬浮平面电机其结构能够产生较大的悬浮力和推进力，并且能够获得更大的速度和加速度，运动性能也更好。由于所受电磁力/矩为多维度力/矩难以简单通过数值比较进行结果验证。因此本章将要采用另外一种方法对线圈阵列产生的热损耗进行验证，检验其在最大出力的同时能否使得热损耗也最小，体现线圈阵列的高能效。此前研究都是在给定线圈电流幅值的情况下开展的，因为线圈阵列在磁场中所受电磁力/矩与线圈中通过的电流呈非线性耦合关系，能够通过电流幅值与电流平方和来衡量其大小，为了验证结果，引入线圈阵列电流幅值以及线圈阵列电流平方和即热耗散模型，通过验证其数值大小来证明满足此前对线圈阵列宽度 Wc、匝宽 Bc以及厚度 h 参数优化选取的磁悬浮平面电机线圈阵列，其结构是最优的，验证环境及平台是 MATLAB2014。
5.2 线圈阵列电流幅值及其热损耗
此前的研究是给定线圈阵列通过的电流都是 1A，在此基础上进行优化，要研究线圈阵列电流幅值以及线圈阵列电流平方和即热耗散自然不能再固定线圈阵列通过的电流。假设整个线圈阵列通过的电流矢量为 i=[i1,i2,…,in]T，其中 n 代表线圈个数。依据在第二章建立的电磁力/矩模型，可以将整个线圈阵列所受电磁力矩表示为式(5.1)所示：
式(5.1)中表示了各个线圈通过的电流与所产生的电磁力/矩间的关系，其值与电流矢量 i=[i1,i2,…,in]T线性相关，为了简化计算，仅考虑磁悬浮平面电机在工作状态下的情况，其 Y 方向上线圈两侧所受电磁力相互抵消为 0，同时也控制线圈不必要的转动，其三个方向上的转矩也都为 0，假设此时整个线圈阵列所受 X 方向上推进力和 Z 方向上悬浮力为 1N 的单位力。
第六章 总结与展望
本文基于目前行业内对于磁悬浮平面电机线圈阵列的最优参数缺乏一个统一的规范这一研究背景，提出了对磁悬浮平面电机高能效线圈阵列结构参数宽度 Wc、匝宽 Bc和厚度 h 的优化选取方法，并给出了最优结构的线圈阵列结构参数使其在工作过程中既能够最大出力，同时热损耗也最小体现出结构的高能效性。在构建整个磁悬浮平面电机电磁力/矩模型中，采用的是动圈式磁悬浮平面电机，其中定台采用的是 Halbach 永磁阵列，动台采用的是多个力单元组成的线圈阵列，而因为多个力单元其分析情况类似因此仅研究其中一个力单元。利用洛伦兹力体积积分法则进行电磁力/矩模型的创建。
在建模的基础上对磁悬浮平面电机线圈宽度 Wc、匝宽 Bc和厚度 h 参数进行优化选取，优化过程分为宽度优化和厚度优化。其中宽度优化在满足整个线圈阵列工作状态的限定条件下,即 Lc=mτ, m 取值为偶数，只要磁场确定磁极间距 τ 给定，长度 Lc即能确定，同时提出了线圈阵列电磁力/矩宽度相关因子 Kc用以代表线圈阵列在磁场中所受电磁力/矩大小以及长度 Lc、宽度 Wc、匝宽 Bc对电磁力/矩的影响，通过宽度相关因子 Kc和约束条件相结合给出了当 m 取值为偶数时最优线圈阵列线圈个数 n 的选取，并以此反推出最优条件下宽度 Wc、匝宽 Bc的选取结果。由于是将优化目标进行了转化，通过寻求当 m 取值为偶数时最优线圈阵列线圈个数 n 的选取来得到宽度 Wc、匝宽 Bc的最优选取结果，得到结论后对结果进行了宽度相关因子 Kc数值的验证，验证过程改变不同的 m和线圈个数 n 的方式得到不同结构的线圈阵列,验证其宽度相关因子 Kc数值，结果表明满足于本文提出的优化方式所选取的线圈阵列结构在的宽度相关因子 Kc数值最大即所受的电磁力/矩最大。
参考文献（略）
