[發(fā)明專利]一種改進(jìn)的永磁體等效面電流計(jì)算方法

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• 申請日: 2021-08-06
• 公開（公告）號: CN113609678A
• 公開（公告）日: 2021-11-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳新振;陳春濤;鄭曉欽;曹仁廷
• 申請（專利權(quán)）人: 青島大學(xué);青島軍民融合協(xié)同創(chuàng)新研究院
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/16
• 代理公司: 青島易維申知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 37310
• 代理人: 于正友

本發(fā)明提出了一種改進(jìn)的永磁體等效面電流計(jì)算方法，包括以下步驟：在直角坐標(biāo)系中將永磁體表面分成若干小段；通過幾何關(guān)系求得各小段端點(diǎn)的坐標(biāo)；設(shè)定正方向，把各小段前后端點(diǎn)的縱坐標(biāo)值相減所得數(shù)值再乘以永磁體的矯頑力，獲得各小段所對應(yīng)的等效面電流數(shù)值；然后通過幾何關(guān)系確定各小段中心點(diǎn)的位置；綜上，獲得永磁體表面各小段的等效面電流數(shù)值及其位置。本發(fā)明在計(jì)算永磁體等效面電流方面具有快速、簡便的優(yōu)勢，可作為永磁電機(jī)解析計(jì)算的重要理論工具。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于永磁電機(jī)解析計(jì)算領(lǐng)域，涉及一種改進(jìn)的永磁體等效面電流計(jì)算方法，可應(yīng)用于永磁電機(jī)的解析計(jì)算。

背景技術(shù)

近年來，稀土資源得到了廣泛的開發(fā)與利用，隨之而來的，永磁電機(jī)以其具有的高功率密度、高效率以及高可靠性等優(yōu)點(diǎn)已被應(yīng)用于航天航空、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和交通運(yùn)輸?shù)榷鄠€(gè)領(lǐng)域。在電機(jī)設(shè)計(jì)階段，電機(jī)尺寸尤其是永磁體結(jié)構(gòu)需要不斷調(diào)整，若采用電磁場有限元仿真對不同結(jié)構(gòu)的電機(jī)進(jìn)行分析計(jì)算，計(jì)算量大且比較耗費(fèi)時(shí)間，特別是針對大型電機(jī)，可能計(jì)算時(shí)間過長而無法實(shí)施。而表貼磁極永磁電機(jī)因其可以分區(qū)域處理的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可以采用解析法分析計(jì)算電機(jī)磁場，從而避開了有限元法計(jì)算時(shí)間長之困境。

在永磁電機(jī)的解析計(jì)算中，多數(shù)情況下需要對永磁體進(jìn)行等效計(jì)算，其中等效面電流法是最早用來表示永磁體磁場效應(yīng)的方法之一，它是將永磁體產(chǎn)生的磁場等效為其表面的一個(gè)電流層產(chǎn)生的磁場，則實(shí)際的永磁體可視為真空處理。現(xiàn)有的等效面電流法大多只能處理偏心削極永磁體，且在利用等效面電流法時(shí)要根據(jù)幾何關(guān)系計(jì)算出永磁體表面矯頑力的切向分量才能求出等效面電流密度的表達(dá)式，因此該方法不適合求解其他復(fù)雜削極情況下永磁體的等效計(jì)算。

為此，需尋求能夠簡便且可以適用于多種削極形式永磁體的等效面電流法，拓展等效面電流法的應(yīng)用范圍。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有的等效面電流法存在計(jì)算復(fù)雜且應(yīng)用范圍較窄的缺點(diǎn)，本發(fā)明提出了一種改進(jìn)的等效面電流計(jì)算方法，該方法要結(jié)合永磁電機(jī)子域模型解析法一同使用。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種改進(jìn)的永磁體等效面電流計(jì)算方法，包括以下步驟：

在直角坐標(biāo)系中將永磁體表面分成若干小段；

通過幾何關(guān)系求得各小段端點(diǎn)的坐標(biāo)；

設(shè)定正方向，把各小段前后端點(diǎn)的縱坐標(biāo)值相減所得數(shù)值再乘以永磁體的矯頑力，獲得各小段所對應(yīng)的等效面電流數(shù)值；然后通過幾何關(guān)系確定各小段中心點(diǎn)的位置；綜上，獲得永磁體表面各小段的等效面電流數(shù)值及其位置。

可選地，所述在直角坐標(biāo)系中將永磁體表面分成若干小段的步驟，包括：

以電機(jī)軸心為坐標(biāo)原點(diǎn)，以永磁體d軸為y軸建立二維全局直角坐標(biāo)系；以永磁體的上圓弧對應(yīng)圓心為坐標(biāo)原點(diǎn)，建立二維局部直角坐標(biāo)系，二維全局直角坐標(biāo)系與二維局部直角坐標(biāo)系的y軸重合，x軸相互平行，x軸之間的距離為永磁體上、下圓弧的偏心距；

將永磁體表面分為上、下、左、右四大段，然后將每一大段劃分成若干小段。

可選地，所述通過幾何關(guān)系求得各小段端點(diǎn)的坐標(biāo)的步驟，包括：

計(jì)算獲得永磁體表面上大段各小段端點(diǎn)在二維局部直角坐標(biāo)系下坐標(biāo)，再利用二維局部直角坐標(biāo)系與二維全局直角坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)化關(guān)系，獲得永磁體表面上大段各小段端點(diǎn)在二維全局直角坐標(biāo)系下的坐標(biāo)；

計(jì)算獲得永磁體表面下、左、右大段各小段端點(diǎn)在二維全局直角坐標(biāo)系下坐標(biāo)。

可選地，所述設(shè)定正方向的步驟為以順時(shí)針為正方向。

可選地，所述通過幾何關(guān)系確定每一小段中心點(diǎn)的位置的步驟，包括：根據(jù)幾何關(guān)系獲得每一小段中心點(diǎn)到電機(jī)軸心的距離以及與y軸的夾角。