[发明专利]一种基于PWM思想的永磁同步直线电机磁极结构设计方法

权利要求书

1.一种基于PWM思想的永磁同步直线电机磁极结构设计方法，其特征在于：

通过等面积原理把PWM思想运用到永磁体的磁极结构优化中，设计得到包括多块永磁体阵列的永磁同步直线电机磁极结构；

所述永磁同步直线电机磁极结构中，使用等面积法来对永磁体构成的磁极进行PWM脉宽调制，PWM脉宽调制结果确定每块永磁体的宽度，多块宽度不等的永磁体来近似产生一个正弦气隙磁场，进而达到降低电磁推力波动的目的。

2.根据权利要求1所述的一种基于PWM思想的永磁同步直线电机磁极结构设计方法，其特征在于：

所述方法包括以下步骤：

步骤1：根据需求分析，确定需要的正弦气隙磁场波形；

步骤2：考虑永磁体的加工工艺，确定一个极距内的永磁体数量；

步骤3：结合正弦气隙磁场波形和永磁体数量，采用等面积法计算一个波形周期内PWM脉冲的宽度；

步骤4：PWM的脉冲宽度作为永磁体的宽度，加工得到对应宽度和数量的永磁体；

步骤5：将加工好的永磁体按照永磁体的宽度，安装在次级的磁极上，得到基于PWM思想设计的包括多块永磁体阵列的永磁同步直线电机磁极结构。

3.根据权利要求2所述的一种基于PWM思想的永磁同步直线电机磁极结构设计方法，其特征在于：

步骤1中，所述气隙磁场波形是指空载条件下由永磁体产生的气隙磁场的磁通密度B的波形，为正弦磁场波形。

4.根据权利要求2所述的一种基于PWM思想的永磁同步直线电机磁极结构设计方法，其特征在于：

步骤1中，所述气隙磁场波形具体通过拟采用的永磁体的剩磁和计算得到的次级结构参数计算得到。

5.根据权利要求2所述的一种基于PWM思想的永磁同步直线电机磁极结构设计方法，其特征在于：

步骤2中，采用一个周期的正弦波对应的PWM脉冲数量表示一个极距内的永磁体数量。

6.根据权利要求2所述的一种基于PWM思想的永磁同步直线电机磁极结构设计方法，其特征在于：

步骤3中，在采用等面积法时保持PWM脉冲的高度为永磁体的剩磁强度。

7.根据权利要求2所述的一种基于PWM思想的永磁同步直线电机磁极结构设计方法，其特征在于：

步骤3具体为：

假设需要的正弦气隙磁场为：

B＝B_msin(wx) (1)

式中，w为角频率，τ是极距，B_m表示正弦气隙磁场的峰值；

永磁体数量为n；

则把正弦气隙磁场波形在0～π区间分成n份，使每一份对应矩形区域的面积与波形曲线下的面积相等，即：

式中，B_r为矩形的高度，表示永磁体的剩磁值；x表示自变量，取值区间为0～π；x_i表示其中第i+1个区间的起点的自变量x的值，x_i+1表示该区间终点的x值，i＝0,1,2，…n-1，m为矩形的宽度，表示永磁体的宽度；

式(2)中，等式右侧可由正弦气隙磁场计算得到，永磁体的剩磁值B_r已知，则可计算得到永磁体的宽度m。

8.根据权利要求2所述的一种基于PWM思想的永磁同步直线电机磁极结构设计方法，其特征在于：

步骤4加工时，根据设计的直线电机的尺寸，相应的进行周期延拓，任意两个周期永磁体的尺寸参数和数量都相同。

9.根据权利要求2所述的一种基于PWM思想的永磁同步直线电机磁极结构设计方法，其特征在于：

步骤5中采用永磁体嵌入式的磁极结构，便于永磁体的固定。

10.根据权利要求9所述的一种基于PWM思想的永磁同步直线电机磁极结构设计方法，其特征在于：

步骤5中，通过胶水来固定永磁体。