一种将磁极三段错位法与V型磁极相结合的优化方法技术

本发明专利技术公开了一种将三段错位与V型磁极相结合的优化方法，本发明专利技术提出一种将磁极三段错位法与V型磁极相结合的优化方法对电机法向力波动进行削弱，以许克变换为基础对端部磁场进行分析，得到该类电机端部磁场法向力的解析式。再对解析式中傅里叶系数进行分析，得出端部效应引起法向力波动的主要谐波次数；然后通过对多种永磁体结构进行有限元仿真，由力特性得出采用V型三段错位磁极的方法，当两端磁极与中间磁极所产生的谐波相位互差90度时可有效削弱法向力波动；最后根据有限元结果验证了此方法的可行性，对单边平板型PMLSM优化设计有着重要的指导意义。

【技术实现步骤摘要】
一种将磁极三段错位法与V型磁极相结合的优化方法
本专利技术属于永磁同步直线电机电磁场分析
，具体是涉及一种将磁极三段错位法与V型磁极相结合的优化方法。
技术介绍
永磁直线同步电机(PermanentMagnetLinearSynchronousMotor，PMLSM)具有推力密度高、响应速度快；效率高、精密度高；可控性好、可靠性好等显著优点，在精密仪器的运动平台中，永磁直线电机可实现高速长行程运动并保持高精度定位。但是由于初级铁芯纵向切开，导致切开处端部气隙磁场发生畸变。目前针对电机的法向力波动的削弱主要从电机结构等方面进行研究。ChenMei-Yung于2014年提出永磁同步直线电机优化研究采用不同极槽配合与斜极的方法来削弱磁阻力，该方法有效减小电机法向力波动：XiaJiakuan于2011年采用数值计算的方法对永磁同步伺服直线电机磁阻力进行研究，提出可通过改变端部齿结构与磁极形状使法向力波动最小，同时齿槽磁阻力也得到削弱；韩雪岩,祁坤等人于2015年推导出最小端部力与初级长度的关系式，然后通过对不同初级长度来研究端部磁阻力，并本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种将磁极三段错位法与V型磁极相结合的优化方法，其特征在于，包括如下步骤：/n(1)建立磁极三段错位法与V型磁极相结合的分析模型，分析磁通穿过动子纵向端部与机械运动方向x的关系，所述穿过动子纵向端部磁通与初次级相对位移的关系需要满足如下条件；/n(A)初级铁心磁导率无限大；/n(B)铁芯表面磁位为Ω

【技术特征摘要】
1.一种将磁极三段错位法与V型磁极相结合的优化方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)建立磁极三段错位法与V型磁极相结合的分析模型，分析磁通穿过动子纵向端部与机械运动方向x的关系，所述穿过动子纵向端部磁通与初次级相对位移的关系需要满足如下条件；
(A)初级铁心磁导率无限大；
(B)铁芯表面磁位为Ω0；
(C)光滑次极表面磁位为0；
(D)等效气隙长度为g’；
(2)在电机边界上存在两种磁位，进行许克变换时，把z平面变换成w平面，再运用对数变换，进行w平面转换为t平面，并且使t平面类比成一个均匀磁场；
(3)根据许克变换法与电磁场理论分析，穿过动子纵向端部磁通与动定子相对位移不同，分别推导出ωm、Δw通用计算公式；
(4)根据上述推导出的气隙储能变化量，对动定子气隙进行求导，求出法向力Fending计算公式；
(5)根据推导出的法向力表达式参数，可知lfe为减小电机磁阻力的变量，因此可以通过改变磁极结构来使其变量lfe进行改变；
(6)由法向力表达式中傅里叶级数可知，当错开Δx距离时，导致磁极之间谐波90度超前或滞后，因此可得到引起法向力波动F’ending1与F’ending2的表达式；
(7)对单边有铁芯永磁同步直线电机在不同结构磁极下的力特性进行分析。


2.如权利要求1所述的建立磁极三段错位法与V型磁极相结合的分析方法，其特征在于，所述步骤(1)具体如下：



x1为磁极q轴与动子纵向端面的距离；穿过动子铁心纵向端部边缘的最大磁通为Φm1；τ为极距。


3.如权利要求2所述的建立磁极三段错位法与V型磁极相结合的分析方法，其特征在于，所述步骤(2)具体如下：
因电机边界上存在两个磁位，所以进行许克变换时需进行两次变换。第一次变换则把z平面变换到w平面，再运用对数变换，把w平面变换到t平面，这样就可在t平面形成一个均匀的磁场。经过z平面变换到w平面，变换后w面多边形顶点数量不变，其中a,b为w平面多边形顶点对应的内角；
表1Z平面和W平面的对应关系



z平面跟w平面的变换关系为



再对公式(2)进行积分,复常量K与S,这里S等效为一个磁极的面积，对于A点，K＝0，因此



再对公式(3)进行对数变换；



可得单个极距内的磁感应强度为：

【专利技术属性】
技术研发人员：兰志勇，谢斌，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43