[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

摘要

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。

主权项

1.一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，其特征在于：(a)四个动子位置是：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；(b)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；动子铁磁环磁阻分量R_rm是式中μ_rm是动子齿磁阻分量R_rm的相对磁导率，d₂和w₂分别为动子内径和动子铁磁环宽度；动子永磁体磁阻分量R_pm是式中μ_pm是动子轭磁阻分量R_pm的相对磁导率，w₁为永磁体宽度；电机定子绕组上匝链的磁动势分量F_w和永磁体产出的永磁磁动势F_pm是F_w＝N_ph·I                      (6)F_pm＝H_c·w₄               (7)其中，N_ph、I和H_c分别为相绕组匝数，相电流和永磁体的矫顽力；此时电机上主磁通是(c)在定子套筒前边缘与永磁体前边缘对齐的动子位置x₁处，气隙磁阻分量R_g计算是永磁体产出的永磁磁动势F_pm是F_pm＝H_c·w₄         (10)定子齿磁阻分量R_sp、定子轭磁阻分量R_sy、动子铁磁环磁阻分量R_rm、动子永磁体磁阻分量R_pm、电机定子绕组上匝链的磁动势分量F、电机上主磁通计算公式与动子位置x₀处相同；(d)在定子套筒的后边缘与永磁体后边缘对齐的动子位置x₂处，气隙磁阻分量R_g计算是永磁体产出的永磁磁动势F_pm是F_pm＝3H_c·w₄/4            (12)定子齿磁阻分量R_sp、定子轭磁阻分量R_sy、动子铁磁环磁阻分量R_rm、动子永磁体磁阻分量R_pm、电机定子绕组上匝链的磁动势分量F、电机上主磁通计算公式与动子位置x₀处相同；(e)在非导磁环中心线与永磁体中心线对齐的动子位置x₃处，气隙磁阻分量R_g计算是永磁体产出的永磁磁动势F_pm是F_pm＝H_c·w₄/2       (14)定子齿磁阻分量R_sp、定子轭磁阻分量R_sy、动子铁磁环磁阻分量R_rm、动子永磁体磁阻分量R_pm、电机定子绕组上匝链的磁动势分量F、电机上主磁通计算公式与动子位置x₀处相同；由上述四个动子位置的四种磁路中各磁阻分量的全部计算公式组合构成圆筒型永磁直线电机的二维磁路模型。