[发明专利]一种存在运动线圈的同轴多线圈之间的互感计算方法

权利要求书

1.一种存在运动线圈的同轴多线圈之间的互感计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将忽略线圈线径的导线等效为细线模型，根据所述细线模型确定相互影响的线圈的数量，以相互影响的线圈中，同轴线圈的轴线作为坐标系的Z轴，建立右手螺旋坐标系，标记为同轴线圈空间坐标系；

S2、根据线圈位置及运动情况划分同轴线圈空间坐标系的空间区域；

S3、利用麦克斯韦方程组计算同轴线圈空间坐标系中每个通电线圈在空间任意点的矢量磁位A，利用磁场的叠加原理得到空间中任意点的总矢量磁位；

S4、取待计算的线圈进行总矢量磁位的环路积分，得到通过线圈的磁链，再通过求得的磁链计算所述待计算线圈与同轴线圈空间坐标系中其他线圈之间的互感。

2.根据权利要求1所述的一种存在运动线圈的同轴多线圈之间的互感计算方法，其特征在于，所述S2包括：

将所述同轴线圈空间坐标系中线圈的个数标记为n，所述线圈在Z轴上的投影坐标标记为z_i，i为线圈的标号，i＝1,2,...n；

以所述投影坐标所在的X-z_i-Y平面作为分界面，将所述同轴线圈空间坐标系划分为n+1个计算区域。

3.根据权利要求1所述的一种存在运动线圈的同轴多线圈之间的互感计算方法，其特征在于，所述空间中任意点的总矢量磁位为：

F(ρ_i)＝μ₀I_iρ_iJ₁(λρ_i)

i为所述同轴线圈坐标系中线圈的标号，A_lΦ是所划分的第l个空间区域的总矢量磁位，其中l＝1,2,3…i+1，ρ_i是第i个线圈的半径，z_i表示线圈i在Z轴上的投影坐标，μ₀是真空中的磁导率，J₁(λρ)是第一阶贝塞尔函数，I_i表示通过第i个线圈的电流大小，F(ρ_i)为便于计算的变量，λ是空气区域的电磁参数，u是所述同轴线圈坐标系的电磁参数常数。

4.根据权利要求1所述的一种存在运动线圈的同轴多线圈之间的互感计算方法，其特征在于，在所述S4中，通过其中某一线圈进行总矢量磁位的环路积分得到通过线圈的磁链，所述通过线圈的磁链的计算公式为：

ψ₁＝L₁I₁+M₁₂I₂+…+M_1kI_k+…+M_1nI_n

ψ₂＝M₂₁I₁+L₂I₂+…+M_2kI_k+…+M_2nI_n

ψ_k＝M_k1I₁+M_k2I_k+…+L_kI_k+…+M_knI_n

ψ_n＝M_n1I₁+M_n2I_k+…+M_nkI_k+…+L_nI_n

其中，n为所述同轴线圈空间坐标系中线圈的个数，k、j为所述同轴线圈坐标系中线圈的标号，ψ_k表示穿过线圈k的总磁链，M_kj表示第k个线圈和第j个线圈之间互感，k、j的取值为1,2,3,...n，表示通过第k个线圈的磁通量，A_k是线圈所在的第k区域的总矢量磁位，L_k表示第k个线圈的自感，l_s表示积分线圈k的环路长度，I_k为线圈k中通过的电流大小，I_j为线圈j中通过的电流大小，为线圈方向矢量，代表的是圆周方向环量积分的积分变量，ρ_k为第k个线圈的半径。