[发明专利]一种考虑气隙波动的永磁同步直线电机推力精确预测方法

摘要

本发明提供一种考虑气隙波动的永磁同步直线电机推力精确预测方法，包括如下步骤，1.计算考虑机械振荡后的电机实际气隙；2.引入相对磁导函数，描述电机气隙波动对电机气隙磁场分布的影响；3.对矢量磁位建立永磁体磁场方程，求解得到永磁体产生的基本磁场强度；得到考虑齿槽效应和端部效应的电机气隙磁场强度：4.将步骤三中引入步骤二得到考虑气隙变化的相对磁导函数，得到电机动子任一点处的气隙磁场分布：5.用电磁能量法计算得到考虑气隙波动的电机推力F，本发明所对于揭示直线电机进给系统中复杂的机电耦合问题，以及进一步进行机械结构优化和前馈控制补偿策略具有重要的意义。

主权项

1.一种考虑气隙波动的永磁同步直线电机推力精确预测方法，其特征在于，包括如下步骤，步骤一，根据电机安装位置和机械结构参数，计算考虑机械振荡后的电机实际气隙g’(x0,t)；其中，x0表示电机动子坐标系下的不同位置；步骤二，引入相对磁导函数λg(x0,t)＝g/g’，描述电机气隙波动对电机气隙磁场分布的影响；其中，g为理想气隙；并将其在动子全长范围内进行周期延拓和傅里叶展开如下， λ g ( x 0 , t ) = a 0 + Σ n = 1 ∞ ( a n c o s ( 2 n π L x 0 ) + b n s i n ( 2 n π L x 0 ) ) ]]>其中，a0，an和bn为傅里叶系数，L为电机动子全长；步骤三，根据麦克斯韦方程组对矢量磁位建立永磁体磁场方程，通过对各区域的边界施加关于磁场强度的切向分量和法向分量的边界条件，求解得到永磁体产生的基本磁场强度B0(x,t)；然后利用保角变换计算得到考虑齿槽效应和端部效应的电机气隙磁场强度：B(x,t)＝λs(x,t)λe(x,t)B0(x,t)其中：λs(x,t)是齿槽效应相对磁导函数，λe(x,t)是端部效应相对磁导函数，x是定子坐标系下的不同位置；步骤四，在步骤三的基础上，引入步骤二得到的考虑气隙变化的相对磁导函数，得到电机动子任一点处的气隙磁场分布：Bg(x+x0,t)＝λg(x0,t)B(x+x0,t)对气隙磁场分布在动子全长上求积分，得出总体的气隙磁场强度，即 B g ( x , t ) = ∫ - L / 2 L / 2 B g ( x + x 0 , t ) dx 0 ]]>步骤五：综合考虑伺服驱动电流输出谐波，依赖于步骤四中得到的气隙磁场强度，利用电磁能量法计算得到考虑气隙波动的电机推力F， F = Σ ( - N l ∂ ∂ t [ ∫ x a + τ / 2 x a - τ /

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