[发明专利]一种单相圆筒型永磁直线电机二维磁路建模方法

说明书

本发明公开一种单相圆筒型永磁直线电机二维磁路建模方法，由圆筒型永磁直线电机的非导磁环中心线与铁磁环的中心线对齐的动子位置x₀、定子套筒前边缘与永磁体前边缘对齐的动子位置x₁、定子套筒的后边缘与永磁体后边缘对齐的动子位置x₂、非导磁环中心线与永磁体中心线对齐的动子位置x₃四种磁路中各磁阻分量的全部计算公式组合构成单相圆筒型永磁直线电机的二维磁路模型，无需采用电机电磁场有限元法计算电机的磁特性，计算快，能实现单相圆筒永磁直线电机系统快速设计、实时仿真与实时控制，具有良好的工程应用价值。

技术领域

本发明涉及一种单相圆筒型永磁直线电机二维磁路建模方法，具体涉及到一种永磁电机的二维磁路建模方法。

背景技术

随着科技的进步，对直线电机要求的场合越来越多，永磁直线电机具有效率高，出力密度大等优点，相对于平面型永磁直线电机，圆筒型永磁直线电机有两个固有优势。一是圆筒型定子外壳套筒和圆筒型动子套筒能产生更大的出力体积比，二是圆筒型永磁直线电机在横向上没有缺口，因此磁场将沿着圆周方向有序分布，这意味着圆筒型永磁直线电机的性能不会受到横向端部效应的影响。但由于圆筒型永磁直线电机的磁特性比较复杂，造成其模型的高度非线性，数学解析模型复杂。目前圆筒型永磁直线电机磁特性主要是采用电机电磁场有限元方法计算出圆筒型永磁直线电机的磁化特性，且二维有限元电磁场计算难以全面揭示圆筒型永磁直线电机的磁特性，往往需要三维有限元电磁场计算圆筒型永磁直线电机的磁化特性，有限元电磁场计算时间长、所占的计算存储空间大，特别是三维有限元电磁场计算时间更长、所占的计算存储空间更大，使得圆筒型永磁直线电机的计算分析周期长，有限元法建立的圆筒型永磁直线电机磁化特性模型难以实现圆筒型永磁直线电机系统快速设计、实时仿真与实时控制。

发明内容

针对上述技术中存在的问题，本发明提出一种快速、相对准确的单相圆筒型永磁直线电机的二维磁路建模方法。

为实现上述技术目的，本发明采用如下的技术方案予以实现：

一种圆筒型永磁直线电机二维磁路建模方法，圆筒型永磁直线电机磁路经过定子齿、气隙、动子铁磁环、动子永磁体、铁磁环、气隙、定子齿、定子轭部闭合，有四个动子位置的四种磁路，四个动子位置为电机轴向截面非导磁环中心线与电机轴向截面铁磁环的中心线对齐的动子位置x₀、定子套筒前边缘与永磁体前边缘对齐的动子位置x₁、定子套筒的后边缘与永磁体后边缘对齐的动子位置x₂、电机轴向截面非导磁环中心线与电机轴向截面永磁体中心线对齐的动子位置x₃。

在动子位置x₀处，气隙磁阻分量R_g是

式中g、d₁和w₃分别为气隙长度、动子外径和定子齿宽度，μ₀是空气的相对磁导率。

定子轭磁阻分量R_sy是

式中w₄、h₁和D₁分别为是定子槽宽度、定子轭部厚度和定子外径，μ_sy是定子轭磁阻分量R_sy的相对磁导率。

定子齿磁阻分量R_sp是

式中μ_sp是定子齿磁阻分量R_sp的相对磁导率，h₂和D₂分别为定子槽深度和定子内径。