[发明专利]一种基于有限元分析的直线永磁电机涡流损耗计算方法在审
| 申请号： | 201910657547.1 | 申请日： | 2019-07-19 |
| 公开（公告）号： | CN110516300A | 公开（公告）日： | 2019-11-29 |
| 发明（设计）人： | 吴涛;商慧丽;张煜葵;冯哲南 | 申请（专利权）人： | 中国地质大学(武汉) |
| 主分类号： | G06F17/50 | 分类号： | G06F17/50;H02K41/03 |
| 代理公司： | 42238 武汉知产时代知识产权代理有限公司 | 代理人： | 邹桂敏<国际申请>=<国际公布>=<进入 |
| 地址： | 430000 湖*** | 国省代码： | 湖北;42 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 涡流损耗 直线电机 直线永磁电机 密度分量 涡流回路 振荡 速度随时间变化 分层处理 计算区域 径向磁通 径向涡流 模型计算 永磁电机 终端效应 轴向磁通 高功率 无铁芯 永磁体 动子 无槽 轴向 相加 引入 评估 分析 | ||
1.一种基于有限元分析的直线永磁电机涡流损耗计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：根据终端效应确定直线永磁电机涡流损耗的计算区域；
步骤2：将计算区域中PM块的涡流损耗分为径向涡流损耗和轴向涡流损耗两部分计算，且将每个PM块进行分层处理；
步骤3：根据步骤2的分层结果，通过有限元分析计算第k个PM块中的磁通密度曲线，通过分析该曲线磁通密度的变化率，进而计算第k个PM块径向磁通密度分量Br引起的涡流损耗和轴向磁通密度分量Bx引起的涡流损耗；
步骤4：将通过步骤3计算得到的径向涡流损耗和轴向涡流损耗相加即是第k个PM块的涡流损耗；
步骤5：依据振荡运动的对称性，按上述第k个PM块涡流损耗的计算方法计算LPMSM一个端部其余PM块的涡流损耗，将这一端所有PM块涡流损耗相加就是1/4振荡周期中LPMSM的涡流损耗。
2.根据权利要求1所述的基于有限元分析的直线永磁电机涡流损耗计算方法，其特征在于，步骤1中，涡流损耗计算区域确定的方法为：LPMSM涡流损耗计算区域为两个端部的PM块，且LPMSM两个端部涡流损耗是相同的。
3.根据权利要求1所述的基于有限元分析的直线永磁电机涡流损耗计算方法，其特征在于，步骤2中，PM块分层方法为：将管状LPMSM的环状PM块沿x轴也就是轴向方向扩展成扁平形状，在与Br垂直方向上，将PM块分成四层，在与Bx垂直方向上，根据极间距τp＝36mm将PM块分成n＝36层,由此得到轴向磁通密度分量Bx(t)下PM块中的涡流回路和径向磁通密度分量Br(t)下PM块中的涡流回路，以便更准确地计算PM块涡流损耗。
4.根据权利要求1所述的基于有限元分析的直线永磁电机涡流损耗计算方法，其特征在于，步骤3中，在从xi到xi+1的移动期间，第k个PM块的径向涡流损耗计算公式为：
其中，为第k个PM块第j层从ti到ti+1的径向涡流损耗，n为径向涡流回路个数，i表示序号，ti为一个周期中的第i个时刻，Δti＝ti+1-ti，Erkj(Δti,n)2是第k个PM块第j层中第n个涡流回路从ti到ti+1的平均感应电压，Rrkj(n)是第k个PM块第j层中第n个涡流回路的差分电阻。
5.根据权利要求1所述的基于有限元分析的直线永磁电机涡流损耗计算方法，其特征在于，步骤3中，第k个PM块从ti到ti+1的轴向涡流损耗计算公式为：其中，n为层数，i表示序号，ti为一个周期中的第i个时刻，Δti＝ti+1-ti，Pxkn(Δti)为第k个PM块第n层第j个涡流回路处的涡流损耗。
6.根据权利要求1所述的基于有限元分析的直线永磁电机涡流损耗计算方法，其特征在于，步骤5中，计算涡流损耗的直线永磁电机是管状振荡无槽无铁芯直线永磁电机。
7.根据权利要求1所述的基于有限元分析的直线永磁电机涡流损耗计算方法，其特征在于，步骤5中，正冲程过程根据振荡冲程分为18个相等的部分。
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