电磁力的能量公式计算优化

2023-06-30 理论教育版权反馈

【摘要】：只有当漏磁不随气隙变化，即漏磁部分磁场内所储能量不随气隙变化时，才可应用式和式计算电磁力或电磁转矩，否则应将公式中的气隙磁导Λδ更换为包含气隙磁导与归算漏磁导在内的磁导。式是计算电磁系统电磁力的能量公式，由于Uδ和Λδ均是气隙值δ的函数，故当δ改变时，Uδ和dΛδ/dδ都会发生变化，并导致电磁吸力F也发生变化。此外，Uδ和dΛδ/dδ与线圈磁动势IN也有关系，所以当IN变化时，F也会发生变化。

根据之前的公式，Wm=Wc+Wδ在磁链不变的情况下，因dΨ=0，则dWc=0，因而对于无漏磁磁路，根据虚位移原理有

式（4-139）是电磁系统的电磁力计算公式，式中的负号表示力F是指向气隙减小的方向，即电磁力为吸力。

对于转动式电磁系统，独立几何量是角位移，故待求广义力是电磁转矩，其计算公式为

式（4-139）和式（4-140）是在恒磁链、无漏磁条件下导出的，但不论是对线性或非线性的磁路，还是在恒磁动势或恒磁链情况下，全都能够成立。

只有当漏磁不随气隙变化，即漏磁部分磁场内所储能量不随气隙变化时，才可应用式（4-139）和式（4-140）计算电磁力或电磁转矩，否则应将公式中的气隙磁导Λδ更换为包含气隙磁导与归算漏磁导在内的磁导。同时，只有当Λδ与δ之间的函数关系能够以解析方式表达时，方能以求导数的方式求出dΛδ/dδ。在其他场合，必须先求得不同气隙下的气隙磁导值，得出Λδ=f（δ）关系，然后以数值微分方法或者图解方法近似计算dΛδ/dδ。当然，也可以利用MATLAB软件，输入Λδ=f（δ）的离散数据点，然后利用有限差分函数diff近似计算出dΛδ/dδ。

式（4-134）是计算电磁系统电磁力的能量公式，由于Uδ和Λδ均是气隙值δ的函数，故当δ改变时，Uδ和dΛδ/dδ都会发生变化，并导致电磁吸力F也发生变化。此外，Uδ和dΛδ/dδ与线圈磁动势IN也有关系，所以当IN变化时，F也会发生变化。总之，电磁吸力是IN和δ的函数，即F=f（IN，δ）。如果不考虑电磁系统的过渡过程，只讨论当δ与IN无限缓慢变化时F的变化规律，那就是静态吸力特性（或者称为静特性）。静态吸力特性是电磁系统一个非常重要的特性。

电磁力的能量公式计算优化

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