改进Maxwell张量法：精确计算永磁同步直线电机推力与垂直力

本文主要探讨了永磁同步直线电机推力及垂直力的精确计算方法，针对传统Maxwell张量法在计算效率和精度上的不足，研究人员对其进行了改进和优化。他们发现沿积分方向通过单元中心线的积分路径可以提供最高的计算精度。这项工作使用Fortran 77编程语言开发了一种后置处理模块，用于计算永磁同步直线电机的静态推力和垂直力特性。研究者通过实际应用验证了这种方法的有效性，强调了其在减少计算量、提高计算准确性和通用性方面的优势。 永磁同步直线电机，由于其在大行程、高精度和高速度方面表现出色，成为直接驱动直线伺服系统中的理想选择。然而，这类电机的磁路结构复杂，非线性强，传统的磁路法和图解法难以满足精确分析的需要。因此，发展基于电磁场有限元计算的设计方法显得尤为重要，以便精确计算电机的电磁特性和输出力，优化电机结构，缩短产品开发周期，降低成本。 尽管市面上已有成熟的有限元电磁计算软件，但它们通常不包含电机推力的直接计算功能，这就需要用户自行编写相应的后置处理程序。研究团队通过改进Maxwell张量法，不仅解决了这一问题，还为永磁同步直线电机和其他类型直线电机的推力和垂直力计算提供了一种更为高效且精确的方法。 作者李庆富等人基于国家自然科学基金项目的支持，对电机推力的有限元计算方法进行了深入研究，特别提到了两种常用方法：能量法和Maxwell张量法。能量法通过计算微小位移下的能量变化来确定推力，而Maxwell张量法则更侧重于磁场的张量性质。他们的工作表明，通过优化的算法和编程实现，可以显著提升计算效率，这对于电机设计工程师来说是一个重要的工具和参考。 这篇论文不仅介绍了永磁同步直线电机推力和垂直力的计算技术革新，也为同类电机的电磁特性和性能优化提供了实用的计算手段，对于推动电机设计领域的发展具有重要意义。