[发明专利]一种考虑路径差异的直线振荡电机电磁建模方法及系统

说明书

本发明公开了一种考虑路径差异的直线振荡电机电磁建模方法及系统，属于电磁场分析计算领域，将传统建模方法的四条假设条件简化为两条，基于简化后假设条件分别建立永磁体和电枢电流单独作用下的等效磁路；计算磁路参数，并求解磁路中各支路磁通量；通过叠加定理推导永磁磁链和电枢磁链表达式，结合能量守恒和虚位移定理求解电磁推力表达式。应用本发明公开的电磁建模方法，能够在不大幅增加建模难度前提下提高直线振荡电机解析计算的精度。基于相同直线振荡电机结构参数，综合对比了本发明建模方法，传统建模方法以及有限元方法的计算结果，验证了本发明建模方法的有效性，证明了本发明建模方法对于传统建模方法具有更高的计算精度。

技术领域

本发明属于电磁场分析计算领域，涉及一种考虑路径差异的直线振荡电机电磁建模方法及系统。

背景技术

虽然已有的文献不乏对直线振荡电机运行原理和解析建模等方面的研究，然而在针对该类电机的解析建模的过程中，依然存在如下两方面的问题：其一是：为尽可能地简化解析模型，获得较为简洁的数学形式，在建模前预设了过多的前提假设，却没有对假设中所忽略的影响因素带来的计算误差做进一步讨论，缺乏判断所做假设前提是否合理的理论依据；其二是：电枢磁场和永磁磁场放在同一个磁路下进行分析，忽略了在振荡电机中两者磁路并不完全重合的客观事实。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种考虑路径差异的直线振荡电机电磁建模方法及系统。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明提出的一种考虑路径差异的直线振荡电机电磁建模方法，包括以下步骤：

简化传统直线振荡电机电磁模型的假设，得到永磁体相对磁导率和运动方向的端部漏磁，将永磁体相对磁导率和运动方向的端部漏磁纳入等效磁路模型中，建立永磁体单独作用下的等效磁路模型和电枢绕组单独作用下的等效磁路模型；

根据永磁体单独作用下的等效磁路模型和电枢绕组单独作用下的等效磁路模型，获取永磁体单独作用下的磁路参数的表达式和电枢绕组单独作用下的磁路参数的表达式；

根据永磁体单独作用下的磁路参数的表达式和电枢绕组单独作用下的磁路参数的表达式，得到永磁体和电枢电流产生的磁通量；根据永磁体和电枢电流产生的磁通量，获取电枢绕组交链的永磁磁链和电枢绕组交链的自感磁链；

根据电枢绕组交链的永磁磁链和电枢绕组交链的自感磁链，获取直线振荡电机电磁推力，实现直线振荡电机电磁建模。

优选地，传统直线振荡电机电磁模型的假设如下：

1)假设铁芯磁导率无穷大；

2)近似认为永磁体相对磁导率为1；

3)忽略电机运动方向的端部漏磁；

4)忽略电机叠压系数低导致的漏磁；

简化后的传统直线振荡电机电磁模型的假设如下：

1)假设铁芯磁导率无穷大；

2)忽略电机叠压系数低导致的漏磁。

优选地，建立的永磁体单独作用下的等效磁路模型参数包括原点左永磁体磁动势F_pml、原点右永磁体磁动势F_pmr、左侧永磁体与C形铁芯齿部对齐部分气隙比磁阻R_gl(x)、左侧C形铁芯齿部与永磁体错开部分气隙比磁阻R’_gl(x)、右侧C形铁芯齿部与永磁体对齐部分气隙比磁阻R_gr(x)、右侧C形铁芯齿部与永磁体错开部分气隙比磁阻R’_gr(x)、左侧永磁体自退磁比磁阻R_pml(x)、右侧永磁体自退磁比磁阻R_pmr(x)和端部漏磁比磁导Λ_end。