(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211295469.3 (22)申请日 2022.10.21 (71)申请人 郑州轻工业大 学 地址 450000 河南省郑州市高新 技术产业 开发区科 学大道136号 (72)发明人 刘小梅　王豪苒　杨存祥　季玉琦　 邱洪波　贾宛英　王明杰　张志艳　 聂沛林　 (74)专利代理 机构 郑州优盾知识产权代理有限 公司 41125 专利代理师 张彬 (51)Int.Cl. H02K 41/03(2006.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 一种降低永磁直线同步电机振动的方法 (57)摘要 本发明提出了一种降低永磁直线同步电机 振动的方法， 其步骤为： 首先， 根据麦克斯韦应力 张量法构建目标电机法向电磁力模型； 其次， 将n 种材质的永磁体组合生成组合永磁体； 并运用分 段函数法获得组合永磁体的气 隙磁通密度表达 式； 然后， 将气隙磁通密度表达式代入目标电机 法向电磁力模型， 得到法向电磁力的解析式； 最 后， 求解法向电磁力的解析式的最小值， 根据最 小值对应的气隙磁通密度找出最佳组合永磁体， 使电机振动最小。 通过本发明方法可计算得出不 同材质的组合永磁体在气隙中产生的磁密， 根据 计算结果结合有 限元仿真即得出法向 电磁力最 小的组合， 即能最大程度减 小电机振动的组合。 权利要求书1页 说明书5页 附图2页 CN 115514185 A 2022.12.23 CN 115514185 A 1.一种降低永磁直线同步电机振动的方法， 其特 征在于， 其 步骤如下： 步骤一： 根据麦克斯韦应力张量法构建目标电机法向电磁力模型； 步骤二： 将n种材质的永磁 体组合生成组合永磁 体； 步骤三： 运用分段函数法获得组合永磁 体的气隙磁通密度表达式； 步骤四： 将气隙磁通密度表达式代入目标电机法向电磁力模型， 得到法向电磁力的解 析式； 步骤五： 求解法向电磁力的解析式的最小值， 根据最小值对应的气隙磁通密度找出最 佳组合永磁 体， 使电机振动最小。 2.根据权利要求1所述的降低永磁直线同步电机振动的方法， 其特征在于， 所述目标电 机法向电磁力模型为： 其中， FN为法向电磁力， lFe是初级铁芯宽度， l是初级铁芯长度， 是气隙磁通密度， μ0 为真空磁导 率。 3.根据权利要求2所述的降低永磁直线同步电机振动的方法， 其特征在于， 所述组合永 磁体的气隙磁通密度表达式为： 其中， kn为1～n种材质永磁体与中间大永磁体剩磁之比， i＝0,1, …,p‑1， p为极对数； a 表示中间大永磁 体的长度， 表示一个小永磁体的长度， x表示所有 永磁体的总长 。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115514185 A 2一种降低永磁直线 同步电机振动的方 法 技术领域 [0001]本发明涉及永磁直线电机技术领域， 特别是指一种降低永磁直线同步电机振动的 方法。 背景技术 [0002]直线电机是一种将电能转化为机械能的一种装置， 永磁直线电机具有高定位精 度、 高加速度等优点， 多被应用于航空军事、 铁 路运输、 高精度机床伺服系统等领域中。 与滚 珠丝杠等间接进给系统相比永磁直线同步电机具有高推力的潜力， 更具商业运用价值， 但 高昂的制造成本和明显的振动限制了它的发展。 [0003]永磁直线同步电机与一般的永磁旋转电机相同也是需要利用气隙来完成能量的 传导和转换。 由于单边永磁直线同步电机结构的特殊性， 动子和定子之间存在着较大 的法 向吸力。 在电机正常运行过程中会出现法向电磁力的波动， 法向电磁力的波动会以水平摩 擦力的形式表现， 进而引起水平推力的波动。 想要消除法向力减少推力波动， 双边直线电机 因其特殊的结构能很好的消除法向力， 但因其复杂的制 造工艺并未得到广泛应用。 单边永 磁直线电机通过优化次级永磁的材质或结构也可以达到降低法向电磁力的目的， 并且有着 较低的加工难度和制造成本 。 [0004]永磁直线电机次级采用的永磁体可以是铁氧体也可以是稀土永磁体。 稀土永磁材 料是一种高性能材料， 这种 材料应用在电机中可以明显减轻电机的重量， 并且稀土永磁体 具有高磁能积和高矫顽力其优异的磁性能， 使在磁化后不需要外部能量即可建立永磁场， 可以使电机具备高效率的工作特性。 但是铁氧体永磁直线同步直线电机由于结构简单和价 格低廉而被广泛使用， 稀土永磁体当前 的价格仍然昂贵， 所以稀土永磁电动机的成本通常 会高于一般 铁氧体永磁电机 。 发明内容 [0005]针对上述背景技术中存在的不足， 本发明提出了一种降低永磁直线同步电机振动 的方法， 能够有效的降低单边永磁直线同步电机的法向电磁力， 并且在节约稀土永磁体的 前提下保证电机的推力密度。 [0006]本发明的技 术方案是这样实现的： [0007]一种降低永磁直线同步电机振动的方法， 其 步骤如下： [0008]步骤一： 根据麦克斯韦应力张量法构建目标电机法向电磁力模型； [0009]步骤二： 将n种材质的永磁 体组合生成组合永磁 体； [0010]步骤三： 运用分段函数法获得组合永磁 体的气隙磁通密度表达式； [0011]步骤四： 将气隙磁通密度表达式代入目标电机法向电磁力模型， 得到法向电磁力 的解析式； [0012]步骤五： 求解法向电磁力的解析式的最小值， 根据最小值对应 的气隙磁通密度找 出最佳组合永磁 体， 使电机振动最小。说　明　书 1/5 页 3 CN 115514185 A 3