[发明专利]一种单相圆筒型开关磁阻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开关磁阻直线电机二维磁路建模方法，由圆筒型开关磁阻直线电机的动子槽中心线与定子齿中心线对齐的动子位置x_u、动子齿与定子齿重叠四分之一定子齿宽的动子位置w₄/4、动子齿与定子齿重叠二分之一定子齿宽的动子位置w₄/2、动子齿与定子齿重叠四分之三定子齿宽的动子位置3w₄/4、动子齿中心线与定子齿中心线对齐的动子位置x_a的五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开关磁阻直线电机的磁路模型，无需采用电机电磁场有限元法计算电机的磁特性，计算快，能实现单相圆筒开关磁阻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开关磁阻直线电机二维磁路建模方法，具体涉及到一种开关磁阻电机的二维磁路建模方法。

背景技术

开关磁阻直线电机具有结构简单、容错能力强、可靠性高、控制简单等优点，同时还可直接将电能转化为直线运动的机械能，无需中间机械转换机构，提高了能量的转化效率。传统的单边型开关磁阻直线电机的固有结构导致的较大的法向力使动子与轨道之间产生很大的摩擦力，缩短电机使用寿命。双边型开关磁阻直线电机凭借其对称的定子结构能够减轻这一问题，但是只要存在制造和装配工艺导致的双边气隙不规范，法向力还是无法消除。圆筒型开关磁阻直线电机使用圆筒式定子外壳套筒，只要规范地装配动子轴就能消除径向电磁力。相对于平面型开关磁阻直线电机，圆筒型开关磁阻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，二是圆筒型开关磁阻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，这意味着圆筒型开关磁阻直线电机的性能不会受到横向端部效应的影响。但由于圆筒型开关磁阻直线电机的双凸极结构和磁饱和特性，造成其模型的高度非线性，数学解析模型复杂。目前圆筒型开关磁阻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开关磁阻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开关磁阻直线电机的磁特性，往往需要三维有限元电磁场计算圆筒型开关磁阻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，使得圆筒型开关磁阻直线电机的计算分析周期长，有限元法建立的圆筒型开关磁阻直线电机磁化特性模型难以实现圆筒型开关磁阻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开关磁阻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：

一种圆筒型开关磁阻直线电机二维磁路建模方法，圆筒型开关磁阻直线电机磁路经过定子齿、气隙、动子齿、动子轭部、动子齿、气隙、定子齿、定子轭部闭合，有五个动子位置的五种磁路，需要计算的五个动子位置分别为动子槽中心线与定子齿中心线对齐的动子位置x_u、动子齿与定子齿重叠四分之一定子齿宽的动子位置w₄/4、动子齿与定子齿重叠二分之一定子齿宽的动子位置w₄/2、动子齿与定子齿重叠四分之三定子齿宽的动子位置3w₄/4、动子齿中心线与定子齿中心线对齐的动子位置x_a。

在动子位置x_u处，气隙磁阻分量R_g1是