摘 要

管道运输是目前常用的一种物料运输方式，一般采用电动机带动风机或者水泵作为动力源，通过管道内的流体介质气动力或者水动力来输送物料，对于传输环节的电机来说，本文设计一个直线感应电机来替代原本的旋转电机，圆筒形直线感应电机已运用在多个领域，应用十分广泛。

本文的设计是运用在在管道传输的一次尝试，基于对直线感应电机的理解，对圆筒形直线感应电机的参数进行了设置，并且考虑到一些机械加工时的难度。设计时对直线感应电机的磁场进行了分析。最后运用了Ansoft/Maxwell 2D对所设计的电机进行有限元分析。得出的结果可得达到设计的需求。

关键词: 管道 圆筒形 直线感应电机 有限元

Design of Cylindrical Linear Induction Motor for Pipeline Transmission

Abstract

Pipeline transportation is a commonly used way of material transportation at present. Generally, motor drives fan or pump as power source, and conveys material through fluid medium aerodynamic or hydrodynamic power in pipeline. For the motor in transmission link, this paper designs a linear induction motor to replace the original rotary motor. Cylindrical linear induction motor has been used in many fields. It is widely used.

The design of this paper is an attempt to use in pipeline transmission. Based on the understanding of linear induction motor, the parameters of cylindrical linear induction motor are set, and some difficulties in mechanical processing are considered. The magnetic field of linear induction motor is analyzed in the design. Finally, the finite element analysis of the designed motor is carried out by using AnSoft/Maxwell two-dimensional finite element software. The results can meet the design requirements.

Keywords: Pipeline; Cylinder; Linear Induction Motor; Finite Element Method

目录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 课题背景 1

1.1.1 管道传输发展 1

1.1.2 直线感应电机的发展及其应用 2

1.1.3 圆筒形直线感应电机研究意义 3

1.2 直线电机研究状况 4

1.3 章节小结 5

第2章 圆筒形直线感应电机磁场分析 6

2.1 圆筒形直线感应电机工作原理 6

2.2磁场分析 7

2.3章节小结 8

第3章 圆筒形直线感应电机的初步设计 9

3.1机电能量转换理论 9

3.2等效磁路法 9

3.3圆筒形直线电机的设计 12

3.3.1电机结构、材料的选择 12

3.3.2圆筒形直线感应电机的参数的设计 14

3.4圆筒形直线感应电机的二维等效磁路模型 18

3.4.1 x₀位置的二维等效磁路分析 19

3.3.2 x₁,x₂,x₃各个位子的二维等效磁路的分析 21

3.4 本章小结 22

第4章 圆筒形直线感应电机的有限元分析 23

4.1电磁场方程 23

4.2电机的性能有限元仿真计算流程 24

4.2.1前处理部分 25

4.2.2运行计算 25

4.2.3后处理 26

4.3结果分析 26

4.4本章小结 28

结论 29

参考文献 30

致谢 31

附页 33

第1章 绪论

1.1 课题背景

1.1.1 管道传输发展

通过管道以及管道的连接驱动装置进行物体传输的传输方式称作管道传输。一般来说，管道运输是通过压力将管道中的物体由一处传输到另一处，也有一些地方可以通过地势的重力势能来传输物体^[1]。

最早的输送管道可以追溯到1865年10月在美国宾夕法尼亚州修建的一条管径50毫米长9756米从油田到火车站的管道，从此开始了管道传输的工业。管道传输的技术的发展和初具规模是从1928年电弧焊技术的问世以及无缝钢管的技术的应用开始的。

从二十世纪开始，通过管道进行物体运输方式出现，主要的方式还是气力和水力传输。顾名思义，气力的管道输送是利用气体为传输的介质，通过气体的高速运动来携带颗粒状或者粉末状的物质；水力传输是通过液体为介质，通过液体的流动携带物质进行传输。

战争是管道传输技术的催化剂，在战争期间，由于其他运输方式风险大，运输隐秘性差，美国就利用管道来进行油料的传输。对保证战争的胜利提供了重要的保障，起到了及其重要的作用。

世界大战结束后，管道运输有了很大的发展，现在世界上比较著名的大型输油管道系统有如下：(1)美国的阿拉斯加原油管道，全长1287千米，输油能力1亿吨/年。 (2)沙特阿拉伯的原油管道，全长为1202千米，输送能力为1.37亿立方米/年。

管道运输相比较于传统的输送模式也有自身的一些固有的特点：

(1)优点：管道运输可以连续的运输，在地下安全性比较好；管道可以走捷径，传输的距离短；管道走地下，与生产生活用地冲突少，占用土地资源少；运量大，根据不同的管径，运输量可以达到上亿吨；建设的周期短，费用低。

(2)缺点：运输的对象受到限制，承运的货物比较单一；灵活性比较差，必须按照已有的线路进行运输，也不允许随便扩展管线；固定投资比较大，需要有存储库和加压站进行配合；专营性比较强，一般不提供给其他人使用。

在管道的传输环节一般都是通过旋转电机，限制了管道运输的发展。例如，管道的传输是由电动机带动水泵或者风机作为动力源，由于受电动机转速、泵和风机的本身的效率、电动机和工作机之间的传动效率的影响，目前的管道的传输效率和能力有待进一步的提高^[2]。

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