[發明專利]一種基于有限元分析的直線永磁電機渦流損耗計算方法

在審

• 申請號: 201910657547.1
• 申請日: 2019-07-19
• 公開（公告）號: CN110516300A
• 公開（公告）日: 2019-11-29
• 發明（設計）人: 吳濤;商慧麗;張煜葵;馮哲南
• 申請（專利權）人: 中國地質大學(武漢)
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;H02K41/03
• 代理公司: 42238 武漢知產時代知識產權代理有限公司
• 代理人: 鄒桂敏<國際申請>=<國際公布>=<進入

1.一種基于有限元分析的直線永磁電機渦流損耗計算方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：根據終端效應確定直線永磁電機渦流損耗的計算區域；

步驟2：將計算區域中PM塊的渦流損耗分為徑向渦流損耗和軸向渦流損耗兩部分計算，且將每個PM塊進行分層處理；

步驟3：根據步驟2的分層結果，通過有限元分析計算第k個PM塊中的磁通密度曲線，通過分析該曲線磁通密度的變化率，進而計算第k個PM塊徑向磁通密度分量Br引起的渦流損耗和軸向磁通密度分量Bx引起的渦流損耗；

步驟4：將通過步驟3計算得到的徑向渦流損耗和軸向渦流損耗相加即是第k個PM塊的渦流損耗；

步驟5：依據振蕩運動的對稱性，按上述第k個PM塊渦流損耗的計算方法計算LPMSM一個端部其余PM塊的渦流損耗，將這一端所有PM塊渦流損耗相加就是1/4振蕩周期中LPMSM的渦流損耗。

2.根據權利要求1所述的基于有限元分析的直線永磁電機渦流損耗計算方法，其特征在于，步驟1中，渦流損耗計算區域確定的方法為：LPMSM渦流損耗計算區域為兩個端部的PM塊，且LPMSM兩個端部渦流損耗是相同的。

3.根據權利要求1所述的基于有限元分析的直線永磁電機渦流損耗計算方法，其特征在于，步驟2中，PM塊分層方法為：將管狀LPMSM的環狀PM塊沿x軸也就是軸向方向擴展成扁平形狀，在與B_r垂直方向上，將PM塊分成四層，在與B_x垂直方向上，根據極間距τ_p＝36mm將PM塊分成n＝36層,由此得到軸向磁通密度分量B_x(t)下PM塊中的渦流回路和徑向磁通密度分量B_r(t)下PM塊中的渦流回路，以便更準確地計算PM塊渦流損耗。

4.根據權利要求1所述的基于有限元分析的直線永磁電機渦流損耗計算方法，其特征在于，步驟3中，在從x_i到x_i+1的移動期間，第k個PM塊的徑向渦流損耗計算公式為：

其中，為第k個PM塊第j層從t_i到t_i+1的徑向渦流損耗，n為徑向渦流回路個數，i表示序號，t_i為一個周期中的第i個時刻，Δt_i＝t_i+1-t_i，E_rkj(Δt_i,n)²是第k個PM塊第j層中第n個渦流回路從t_i到t_i+1的平均感應電壓，R_rkj(n)是第k個PM塊第j層中第n個渦流回路的差分電阻。

5.根據權利要求1所述的基于有限元分析的直線永磁電機渦流損耗計算方法，其特征在于，步驟3中，第k個PM塊從t_i到t_i+1的軸向渦流損耗計算公式為：其中，n為層數，i表示序號，t_i為一個周期中的第i個時刻，Δt_i＝t_i+1-t_i，P_xkn(Δt_i)為第k個PM塊第n層第j個渦流回路處的渦流損耗。

6.根據權利要求1所述的基于有限元分析的直線永磁電機渦流損耗計算方法，其特征在于，步驟5中，計算渦流損耗的直線永磁電機是管狀振蕩無槽無鐵芯直線永磁電機。

7.根據權利要求1所述的基于有限元分析的直線永磁電機渦流損耗計算方法，其特征在于，步驟5中，正沖程過程根據振蕩沖程分為18個相等的部分。