考虑端部效应的电磁直线执行器解析建模方法

摘要

针对动圈式电磁直线执行器端盖的高导磁特性会引起端部磁场畸变，使执行器的推力产生波动，从而导致解析不准确的问题，提出了一种伪周期法与磁矢势法结合的磁场解析建模方法。考虑到端部效应，在伪周期内向永磁体及绕组阵列两侧扩展虚拟阵列以补偿端部磁路，并以傅里叶级数的形式推导出开路及电枢反应的磁场分布解析式；在此基础上，通过洛伦兹力法推导出电磁推力的解析表达式。结果表明：与有限元值相比，忽略端盖时推力解析值的最大误差为9.04%,而考虑端部效应时推力解析值的最大误差为3.97%,验证了所提方法的有效性；实验平均相对误差为3.77%,验证了所提方法的正确性。该方法能有效考虑端盖对磁场畸变的影响，为快速精确地求解电磁直线执行器电磁特性、优化结构参数及控制过程提供了理论参考。

关键词

电机学 / 动圈式电磁直线执行器 / 解析建模 / 伪周期法 / 端部效应

基金资助

国家自然科学基金(52375105,52305265,52411540234); 山东省自然科学基金(ZR2022YQ51,ZR2023ME177); 山东省重大科技创新工程项目(2023CXGC010211)