[發明專利]一種單相圓筒型永磁直線電機二維磁路建模方法

有效

• 申請號: 201711067779.9
• 申請日: 2017-11-03
• 公開（公告）號: CN107579643B
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發明（設計）人: 陳昊;李志雄;閆文舉;孔靜凱;朱彧姝
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: H02K41/03
• 分類號: H02K41/03
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開一種單相圓筒型永磁直線電機二維磁路建模方法，由圓筒型永磁直線電機的非導磁環中心線與鐵磁環的中心線對齊的動子位置x₀、定子套筒前邊緣與永磁體前邊緣對齊的動子位置x₁、定子套筒的后邊緣與永磁體后邊緣對齊的動子位置x₂、非導磁環中心線與永磁體中心線對齊的動子位置x₃四種磁路中各磁阻分量的全部計算公式組合構成單相圓筒型永磁直線電機的二維磁路模型，無需采用電機電磁場有限元法計算電機的磁特性，計算快，能實現單相圓筒永磁直線電機系統快速設計、實時仿真與實時控制，具有良好的工程應用價值。

技術領域

本發明涉及一種單相圓筒型永磁直線電機二維磁路建模方法，具體涉及到一種永磁電機的二維磁路建模方法。

背景技術

隨著科技的進步，對直線電機要求的場合越來越多，永磁直線電機具有效率高，出力密度大等優點，相對于平面型永磁直線電機，圓筒型永磁直線電機有兩個固有優勢。一是圓筒型定子外殼套筒和圓筒型動子套筒能產生更大的出力體積比，二是圓筒型永磁直線電機在橫向上沒有缺口，因此磁場將沿著圓周方向有序分布，這意味著圓筒型永磁直線電機的性能不會受到橫向端部效應的影響。但由于圓筒型永磁直線電機的磁特性比較復雜，造成其模型的高度非線性，數學解析模型復雜。目前圓筒型永磁直線電機磁特性主要是采用電機電磁場有限元方法計算出圓筒型永磁直線電機的磁化特性，且二維有限元電磁場計算難以全面揭示圓筒型永磁直線電機的磁特性，往往需要三維有限元電磁場計算圓筒型永磁直線電機的磁化特性，有限元電磁場計算時間長、所占的計算存儲空間大，特別是三維有限元電磁場計算時間更長、所占的計算存儲空間更大，使得圓筒型永磁直線電機的計算分析周期長，有限元法建立的圓筒型永磁直線電機磁化特性模型難以實現圓筒型永磁直線電機系統快速設計、實時仿真與實時控制。

發明內容

針對上述技術中存在的問題，本發明提出一種快速、相對準確的單相圓筒型永磁直線電機的二維磁路建模方法。

為實現上述技術目的，本發明采用如下的技術方案予以實現：

一種圓筒型永磁直線電機二維磁路建模方法，圓筒型永磁直線電機磁路經過定子齒、氣隙、動子鐵磁環、動子永磁體、鐵磁環、氣隙、定子齒、定子軛部閉合，有四個動子位置的四種磁路，四個動子位置為電機軸向截面非導磁環中心線與電機軸向截面鐵磁環的中心線對齊的動子位置x₀、定子套筒前邊緣與永磁體前邊緣對齊的動子位置x₁、定子套筒的后邊緣與永磁體后邊緣對齊的動子位置x₂、電機軸向截面非導磁環中心線與電機軸向截面永磁體中心線對齊的動子位置x₃。

在動子位置x₀處，氣隙磁阻分量R_g是

式中g、d₁和w₃分別為氣隙長度、動子外徑和定子齒寬度，μ₀是空氣的相對磁導率。

定子軛磁阻分量R_sy是

式中w₄、h₁和D₁分別為是定子槽寬度、定子軛部厚度和定子外徑，μ_sy是定子軛磁阻分量R_sy的相對磁導率。

定子齒磁阻分量R_sp是

式中μ_sp是定子齒磁阻分量R_sp的相對磁導率，h₂和D₂分別為定子槽深度和定子內徑。