(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 202211336029.8 (22)申请日 2022.10.28 (71)申请人 贵州大学 地址 550025 贵州省贵阳市花溪区贵州大 学花溪北校区科技处 (72)发明人 宋涛　何志琴　吴钦木　马家庆　 黄玉瑶　曾春鸿　 (74)专利代理 机构 贵阳中新专利商标事务所 52100 专利代理师 胡绪东 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 119/02(2020.01) (54)发明名称 一种正六边形永磁体磁场分布模型构建方 法 (57)摘要 本发明公开了一种正六边形永磁体磁场分 布模型构建方法， 该方法为： 将正六边形永磁体 的三维分子环 流模型转换为二维解析模型， 永磁 体被均匀磁化后， 其体电流为零， 则空间中任一 场点处的磁场仅由永磁体表面的闭合电流环路 产生， 以安培分子环流假说和分子环 流模型为基 础， 应用毕奥 ‑萨伐尔定律和磁场叠加原理， 构建 正六边形永磁体的外部空间磁场分布模型， 并使 用有限元分析结果对解析式的可靠性和有效性 进行验证， 并给出了正六边形永磁体外部空间磁 通量密度随空间气隙值这一重要电机设计参数 变化的分布特性。 权利要求书4页 说明书10页 附图2页 CN 115526062 A 2022.12.27 CN 115526062 A 1.一种正六边形永磁 体磁场分布模型构建方法， 其特 征在于： 该 方法为： 将正六边形永磁体的三维分子环流模型转换为二维解析模型， 永磁体被均匀磁化后， 其体电流为零， 则空间中任一场点P(x,y,z)处的磁场仅由永磁体表面的闭合电流环路产 生， 设永磁体的面磁化电流为Js， 其与磁化矢量M的关系为式(1)， 其中n为磁介质表面单位 外法线方向， 径向磁化永磁体的面磁化电流大小与永磁体磁化强度相等， 即式(2)， 其中， M ＝Br/ μ0， Br为永磁体的剩余磁通量密度， 单位特斯拉； μ0＝4π×10‑7H/m， 为真空磁导率， 则厚 度为dz0的薄层电流环l的电流强度I为式(3)， 式(4)所示为毕奥 ‑萨伐尔定律的矢量表达 式， 用于计算线电流元Idl在空间任意场点处产生的磁感应强度， 式(4)在闭合电流回路l上 的积分， 得到其在场点P(x,y,z)处产生的磁感应强度Bl为式(5)， 对式(5)在永磁体厚度h上 积分， 得到整块永磁体在该场点处产生的磁感应强度B为式(6)， 并代入式(7)， 则有磁通量 密度表达式(8)及其分量式(9) ‑(11)： 上述各个式中r表示坐标原点到场点P(x,y,z)的矢径； r'表示坐标原点到源点(x0,y0, z0)的矢径； r ‑r'表示源点到场点的矢径； M为永磁 体的磁化矢量， i、 j和k表示单位向量； 针对二维解析模型中dz0平面， 二维解析模型为六条载流导体在二维平面中分布， 以标 号为5的第五条载流导体在空间场点P(x,y,z)处产生的磁感应强度表达式B5的推导为基础 推导出其 他五条载流体： 在第五条 载流导体中， 该 载流导体在二维平面中的斜 率为k， 因： y0＝‑kx0‑b 所以， dy0＝‑kdx0 且 dz0＝0 x0∈[x1,x2] y0∈[y2,y1] 式中， x1,x2表示标号为5的载流导体的x坐标值； y2,y1表示标号为5的载流导体的y坐标 值， 载流导体由(x1， y2)指向(x2,y1)； 又因：权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115526062 A 2式中， 表示的是第五条载流导体 上的线元； 表示的是第五条载流导体 上的源点(x0, y0,z0)到场点P(x,y,z)的向量； 和 表示三维坐标系中的三个坐标轴的方向 向量； 所以， 则 定义函数F、 F1和F2， 均分别以坐标值(φ1,φ2,φ3)、 和( ξ1, ξ2, ξ3)为自变量的函 数记号， 为： 则得：权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115526062 A 3