1.2.4 等效模型研究难点

相对RIM机械结构，LIM存在如下差异：①初次级间隙大（一般为10mm，为RIM的10～20倍）；②初级铁心开断；③次级导板比初级铁心宽；④初级两端出现半填充槽。因此，LIM数学模型和特性分析相对更加复杂和困难，主要难点如下：

1）纵向铁心开断的影响。LIM铁心端都不连续，三相绕组互感不等，在三相对称的电压作用下产生非对称的三相电流，气隙磁场中出现正序正向磁场、逆序反向磁场和零序脉振磁场。这种现象是LIM结构所导致的，逆序和零序磁场在电机静止或运行中，将产生阻力和增加损耗，从而影响电机效率。

2）初次级垂直力的影响。该力（又称法向力）主要由初级线圈电流和次级导板涡流的排斥力、初级线圈电流和次级背铁的吸引力合成。其中，前者与气隙大小成反比，与次级感应电流成正比；后者受气隙主磁通影响，与励磁电流和互感等相关。受磁场储能和转差频率等影响，不同方式下，系统的整体垂直力可能表现为吸引力或排斥力，其值有时会达到牵引力的3～5倍（单边型钢次级会更大）。该力将增大驱动系统的牵引损耗，对控制过程造成一定的干扰。

3）次级导板出端和入端涡流的影响。（假设短初级运动，长次级静止）在初级的进入和离开端的气隙磁场因为磁链守恒，会在次级导板中感应阻碍磁场变化的涡流。涡流的产生使得气隙有效磁场在入端削弱、出端加强，使气隙的平均磁链削弱。结果导致牵引力减小，电机的控制难度增加。

4）数学模型和解耦控制复杂。因静态结构的特殊性和运动状态的复杂性，LIM互感、次级电阻等参数随速度、转差等参数变化，是一个强耦合非线性高阶系统，数学模型十分复杂。控制方法上，以前适用于旋转电机的磁场定向控制（Field Orientation Control，FOC）、直接转矩控制（Direct Torque Control,DTC）等方法不能直接应用于LIM，需要重新分析和建立相应的电机模型和控制方程。在高精度控制场合，LIM的静态参数需采用场路结合法或有限元分析，动态参数需进行在线参数辨识等。