[發明專利]一種永磁直線同步電機仿真方法

無效

• 申請號: 200910247430.2
• 申請日: 2009-12-29
• 公開（公告）號: CN102110179A
• 公開（公告）日: 2011-06-29
• 發明（設計）人: 賈廷綱;王振濱;陶益民;齊亮;李勁;王慶東
• 申請（專利權）人: 上海電氣集團股份有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 上海兆豐知識產權代理事務所(有限合伙) 31241
• 代理人: 章蔚強

技術領域

本發明涉及永磁直線同步電機，尤其涉及一種永磁直線同步電機仿真方法。

背景技術

直線電機是一種將電能直接轉換成直線運動機械能，而不需要任何中間轉換機構的傳動裝置，具有結構簡單、運行可靠、傳遞效率高、機械損耗小、噪聲低和環境適應性好等顯著優點，直線電機已經被廣泛應用于工業、民用、軍事及其它各種直線運動的場合。國外著名的機床公司，如Siemens，Fanuc等在其高端數控機床中無例外地全部使用直線驅動方式，使得加工出產品的精度和加工速度都得到極大提高。永磁同步直線電機由于無需電勵磁、推力密度大和效率高等優點將是今后直線電機的發展方向。

因此需要一種永磁直線同步電機的仿真方法來對它進行分析和研究，來提高它的安全性。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺陷而提供一種永磁直線同步電機仿真方法，它為永磁直線同步電機的優化設計、控制策略的實施、安全運行提供了理論基礎。????

實現上述目的的技術方案是：一種永磁直線同步電機仿真方法，其中，首先，通過Maxwe112D平臺分別對永磁直線同步電機的靜態場和瞬態場進行仿真，然后，通過有限元方法對永磁直線同步電機的仿真分析其性能，其中：

所述的對永磁直線同步電機的靜態場仿真包括以下步驟：

首先，建立永磁直線同步電機的模型；

然后，通過Maxwe112D分析了電機在不同氣隙情況下的電磁關系，得到的電機磁力線分布情況、氣隙磁通密度波形、直線電機的磁通密度分布情況；

所述的對永磁直線同步電機的瞬態場的仿真包括以下步驟：

首先，設定參數；

然后，采用時步有限元法制作永磁直線同步電動機的負載突變特性，時間步長為0.1ms，網格剖分采用重新剖分法，單元基函數為4次多項式，采用線性插值，利用伽遼金法對麥克斯韋場方程進行離散；用牛頓-拉夫遜法解非線性方程組，采用共軛梯度法進行收斂。

上述的永磁直線同步電機仿真方法，其中，所述的負載突變特性的制作包括以下四種情況：

第一種是負載力從正向負載300牛階躍到負向負載300牛，再次階躍到正向負載300牛；

第二種是負載力從正向負載300牛階躍到正向負載417牛，再次階躍到正向負載300牛；

第三種是負載力從正向負載300牛階躍到空載，再次階躍到正向負載300牛；

第四種是負載力從正向負載300牛階躍到負向負載415牛，再次階躍到正向負載300牛。

本發明的有益效果是：本發明對永磁直線同步電機的穩態場進行了仿真，采用狀態變量有限元法研究永磁直線同步電動機負載突變的特性，計算了永磁直線同步電動機的負載突變及穩態振蕩特性。通過該方法，可實現隊永磁直線同步電機的分析，負載突變特性為永磁直線同步電動機的優化設計、控制策略的實施、安全運行提供了理論基礎。

具體實施方式

下面將對本發明作進一步說明。

一種永磁直線同步電機仿真方法，首先，通過Maxwe112D平臺分別對永磁直線同步電機的靜態場和瞬態場進行仿真，然后，通過有限元方法對永磁直線同步電機的仿真分析其性能，其中：

對永磁直線同步電機的靜態場仿真包括以下步驟：

首先，建立永磁直線同步電機的模型；

然后，通過Maxwe112D分析了電機在不同氣隙情況下的電磁關系，得到的電機磁力線分布情況、氣隙磁通密度波形、直線電機的磁通密度分布情況；

對永磁直線同步電機的瞬態場的仿真包括以下步驟：

首先，設定參數；

然后，采用時步有限元法制作永磁直線同步電動機的負載突變特性，時間步長為0.1ms，網格剖分采用重新剖分法，單元基函數為4次多項式，采用線性插值，利用伽遼金法對麥克斯韋場方程進行離散；用牛頓一拉夫遜法解非線性方程組，采用共軛梯度法進行收斂。

負載突變特性的制作包括以下四種情況：

第一種是負載力從正向負載300牛階躍到負向負載300牛，再次階躍到正向負載300牛；

第二種是負載力從正向負載300牛階躍到正向負載417牛，再次階躍到正向負載300牛；

第三種是負載力從正向負載300牛階躍到空載，再次階躍到正向負載300牛；

第四種是負載力從正向負載300牛階躍到負向負載41?5牛，再次階躍到正向負載300牛。