Maxwell2D无人驾驶机器人用直线电机建模与仿真研究(2)
2.1 无人驾驶机器人的系统构成及其关键技术 6
2.2 动圈式直流直线电动机的工作原理 9
2.3 直流直线电动机的分类与结构分析 .. 10
2.3.1 直线直流电动机的结构分类 .. 10
2.3.2 永磁式直线直流电动机的结构分析 .. 10
2.3.3 永磁动圈式直流直线电机的永磁材料 12
2.4 永磁动圈式直流直线电动机的数学模型 . 13
2.4.1 永磁动圈式直线电动机的力平衡方程 13
2.4.2 永磁动圈式直流直线电动机的电压平衡方程 15
2.5 本章小结 16
3 圆筒型永磁动圈式直流直线电机建模 .. 17
3.1 有限元方法在电机磁场计算中的应用 17
3.2 Ansoft有限元分析软件及直线电机 Maxwell 2D 瞬态场建模 .. 18
3.2.1 Ansoft 有限元分析软件 18
3.2.2 直线电机 Maxwell 2D瞬态场建模 19
3.3 本章小结 24
4 圆筒型永磁动圈式直流直线电机的结构尺寸设计与仿真分析 26
4.1 圆筒型永磁动圈式直线电机的磁路设计 . 26
4.2 200mm行程直线电机的结构尺寸及仿真分析 . 28
4.2.1 尺寸及部件材料 28
4.2.2 200mm行程电机的仿真分析 29
4.3 240mm行程直线电机的结构尺寸及仿真分析 . 38
4.3.1 尺寸及部件材料 38
4.3.2 240mm行程电机的仿真分析 38
4.4 本章小结 46
结 论 . 47
致 谢 . 48
参 考 文 献 .. 49 本科毕业设计说明书（论文） 第 1 页 共 45 页
1 绪论
1.1 课题研究的背景和意义
中国的汽车产量及保有量均处于世界前列，汽车行业已经成为我国国民经济的重
要支柱产业，国外美、德、日、法等国的汽车制造商也想在汽车需求量如此之高的中
国市场分一杯羹，这就使得中国汽车市场的竞争更加激烈，为了在竞争中获得一席之
地，我国各大汽车研究机构和各大汽车生产商纷纷投入巨额资金进行自主研发。
在研制过程中不可避免要对汽车做大量的试验，比如在室内底盘测功机(转鼓)上
进行的汽车性能试验(燃油经济性、废气排放、制动性能等)、可靠性试验(整车及零
部件强化试验)和环境试验(高温低温环境试验等)，这些实验很难靠人去完成，一方
面由于恶劣的环境和长时间的重复操作人类驾驶员难以忍受，另一方面人工操作难以
保证操作的一致性而且容易出现误动作，难以保证试验结果的准确性。同时全球每年
都有很多人因车祸而丧生，因此汽车安全始终是研究的热点。为了满足汽车安全性的
要求，必须做许多人工难以承受的检测和试验来获得大量的技术信息和数据，从而不
断地改进旧车型和设计新车型，使之既有优良性能，又具备安全性。基于上述原因，
世界各国就将利用智能机器人来代替人工做这些繁复而危险的检测试验提到议事日
程上，驾驶机器人在汽车试验中用于代替驾驶员进行驾驶操作，它具有工作准确、耐
久性好、重复精度高等特点，可以完成人所难以承受的高重复性、长时间的汽车性能
试验，尤其适合于对比性强的试验，如排放、油耗等驾驶质量要求高，工况复杂的试
验，可以消除人为因素的影响。
在汽车无人驾驶机器人领域，对驱动元件的精度和速度的要求越来越高，传统的