[发明专利]一种直线振荡电机的等效磁路建模方法

摘要

本发明提供了一种直线振荡电机的等效磁路建模方法，本发明对直线振荡电机的作用力进行线性化处理，建立了直线振荡电机电压和动力学模型，基于基础等效磁路模型，对直线振荡电机的绕路电感、推力、反电动势表达式进行求解，建立了直线振动电机的动力学模型。

主权项

1.一种直线振荡电机的等效磁路建模方法，其特征在于：S1：对直线振荡电机的作用力进行线性化处理，建立直线振荡电机电压和动力学模型；S2：基于基础等效磁路模型，对直线振荡电机的绕路电感、推力、反电动势表达式进行求解；S3：分别对动子所受到的电磁力、弹簧力、摩擦力和气体力的线性化分析，建立直线振动电机的动力学模型，S4：当动子在电磁力和弹簧力的共同作用下做往复直线运动，假设定子铁芯磁导率为无穷大，忽略漏磁，同时忽略永磁体的磁滞损耗、涡流损耗及温度对铁磁材料的影响，则，激磁磁动势F_aF_a＝Ni                    (1)永磁体等效磁动势F_mF_m1＝F_m2＝H_cd_m               (2)其中：H_c为永磁体的矫顽力；在电机做往复直线运动时，单对磁极下的气隙磁阻R_x和永磁体磁阻R_mx随着动子运动而变化，以平衡位置作为起点，动子在运动的过程中位移为x，则：气隙磁阻R_x永磁体磁阻R_mx其中：μ₀为真空磁导率，μ_r为永磁体的相对磁导率，g为气隙厚度；假设绕组线圈产生的有效磁通为φ，相邻磁铁通过的有效磁通分别为φ₁和φ₂，根据磁路的欧姆定律可得以下磁路方程：从而可得：将式(8)和式(9)带入式(10)可得，气隙磁通为：线圈磁链为：由式(12)可知，当电机尺寸一定时，定子磁链由激磁电流和动子位移决定；假设永磁体产生的等效电流为I_m，则定子磁链可以表示为定子电流与线圈自感的乘积和互感与永磁体产生等效电流的乘积和，即：ψ＝L_si+I_mM＝Li                    (13)其中：L_s为定子线圈自感，M为定子线圈与永磁体的互感，L定义为系统电感；通过比较上述两式可以得出，绕组线圈自感为：式(14)可以实现电感的粗略估算；系统电感为：直线振荡系统磁能表示为：将式8‑11带入式16，可得系统磁能为：定义：则：W＝W_ee+W_mm+W_em            (18)式中磁能由定子线圈绕组通电产生的电磁能W_ee，永磁体单独作用时磁定位磁能W_mm和通电绕组和永磁体相互作用产生的互磁能W_em组成；系统磁能由定子线圈电流和动子位移决定；由磁共能理论可知，电机的电磁推力定义为当绕组电流一定时，磁共能对位移的偏导数，因此，电磁推力为：将F_a＝Ni带入公式19可得：定义电磁推力系数：则电磁推力可以表示为：F_e＝αi                            (22)将式(22)带入磁链表达式13，磁链可表示为：ψ＝L_si+αx                         (23)