CN105893701A - 一种基于温度补偿矩阵的电磁机构动态特性的计算方法 - Google Patents

Abstract

一种基于温度补偿矩阵的电磁机构动态特性的计算方法，本发明涉及电磁机构动态特性的计算方法。本发明是要解决现有技术不能同时达到效率高和精度高的问题以及无法应用于不同温度下电磁机构动态特性的分析检验的问题而提出的一种基于温度补偿矩阵的电磁机构动态特性的计算方法。该方法是通过一、获得电磁机构的关键参数；二、查找或测量磁化曲线及电阻值R；三、设定电磁机构动态特性的初始状态；四、计算得到t+△t时刻的电磁机构动态特性；五、得到t+△t时刻线圈电流；六、得到当前电磁机构的温度T下的电磁机构的动态特性；七、得到不同电磁机构的温度下电磁机构的动态特性等步骤实现的。本发明应用于电磁机构动态特性计算领域。

Description

一种基于温度补偿矩阵的电磁机构动态特性的计算方法

技术领域

本发明涉及电磁机构动态特性的计算方法，特别涉及一种基于温度补偿矩阵的电磁机构动态特性的计算方法。

背景技术

电磁机构是继电器、接触器等电器设备的重要组成部分。这些电器设备是广泛应用于电力系统中的基础元器件，其性能直接影响电力系统的安全与稳定性，在生产应用前，仿真分析电磁机构的动态特性是必要的。温度是影响电磁机构动态特性的重要因素之一，近年来随着能源发展，大功率直流电器设备受到了广泛的关注与应用，对这类设备仿真时忽略温度的影响会与实际产生偏差。与此同时越来越多的电器设备被应用于航空航天等环境恶劣的场合，温度变化复杂，仿真计算不同温度下电磁机构的动态特性有实际应用价值。

现有的电磁机构动态特性计算方法中，磁路法及有限元法较为常用。磁路法计算效率高，但精度过低。有限元方法计算精度高，但其计算效率较低。如果所需求解次数较少，则有限元方法的效率可以接受。但是针对不同温度下电磁机构的动态特性求解问题，往往需要多次求解动态特性，有限元方法的计算效率就是巨大的问题。这就导致有限元方法无法应用于不同温度下电磁机构动态特性的分析检验的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术不能同时达到效率高和精度高的问题以及无法应用于不同温度下电磁机构动态特性的分析检验的问题而提出的一种基于温度补偿矩阵的电磁机构动态特性的计算方法。

上述的发明目的是通过以下技术方案实现的：

步骤一、根据电磁机构的工艺图纸获得电磁机构的关键参数，其中，关键参数包括电磁机构的几何尺寸、电磁机构额定电压、电磁机构的衔铁质量和电磁机构线圈匝数N；

步骤二、查找或测量得到电磁机构中所用软磁材料随电磁机构的温度变化的磁化曲线及线圈随电磁机构的温度变化的电阻值R；

步骤三、设定电磁机构动态特性的时间步长Δt、电磁机构动态特性的总时间t_max、电磁机构的初始时刻t₀衔铁位移、电磁机构的初始时刻t₀线圈电流、电磁机构的温度T、电磁机构的初始时刻t₀的衔铁运动速度以及电磁机构的初始时刻t₀激磁线圈的磁链；Δt＝10^-6～10^-4s；

步骤四、根据初始时刻t₀衔铁位移、初始时刻t₀线圈电流、初始时刻t₀的衔铁运动速度和初始时刻t₀激磁线圈的磁链利用四阶龙格-库塔法求解电磁机构动态特性微分方程组；计算得到t+Δt时刻的衔铁位移、t+Δt时刻的衔铁运动速度和t+Δt时刻的激磁线圈的磁链；

步骤五、建立关于激磁线圈的磁链、电流和衔铁位移的对照表，根据该对照表查询t+Δt时刻线圈电流；

所述对照表是通过下述步骤获得的：

步骤C1、设定由大到小的线圈电流值及衔铁位移值数据；

步骤C2、依据电磁机构的温度T确定电磁机构磁路中软磁材料的磁化曲线及线圈电阻值R，将步骤C1设定的由大到小的线圈电流值及衔铁位移值数据代入磁路法计算中求得主磁通φ并根据主磁通φ和电磁机构线圈匝数N计算磁链结果ω′：

ω′＝Nφ

步骤C3、运用温度补偿矩阵对磁路法计算得到的磁链结果ω′进行修正，得到准确的磁链ω；

步骤C4、将准确的磁链对应的线圈电流值及与磁链对应的衔铁位移值制成对照表；其中，对照表的横行为线圈电流纵行为衔铁位移；

所述步骤C3中运用温度补偿矩阵对磁路法计算得到的磁链结果ω′进行修正，得到准确的磁链ω具体过程：

步骤D1、确定磁路法计算磁链时所对应的线圈电流、衔铁位移及电磁机构的温度T；

步骤D2、根据步骤D1得到的衔铁位移、线圈电流和电磁机构的温度T运用插值法计算在温度补偿矩阵中磁链结果ω′所对应的补偿值l′；

步骤D3、通过补偿值l′对磁链结果ω′进行补偿，公式如下所示：

ω＝l′*ω′；

步骤六、将从电磁机构动态特性微分方程组中解得的线圈电流i、衔铁位移x与时间t对应即得到当前电磁机构的温度T下的电磁机构的动态特性；其中，电磁机构的动态特性包括电磁机构的线圈电流与时间的关系、电磁机构的衔铁位移与时间的关系；

步骤七、改变步骤三中的电磁机构的温度T并重复步骤三至六即得到不同电磁机构的温度下电磁机构的动态特性。

发明效果

本发明属于电器领域，涉及一种考虑温度的电磁机构动态特性求解算法，具体来说是一种基于温度补偿矩阵的电磁机构动态特性快速算法。

本发明的目的在于解决运用有限元方法求解不同温度下电磁机构的动态特性时，计算效率过低，无法应用于不同温度下电磁机构动态特性的分析检验的问题。本发明提供一种基于温度补偿矩阵的电磁机构动态特性快速算法。

本发明应用于电器电磁机构的设计环节，能够在设计环节就通过电磁机构的关键参数求得电磁机构的动态特性，进而对电器的性能进行合理的评估。与此同时还能快速得到电磁机构在不同温度下动态特性的变化情况，防止其在高低温的环境下失效，既缩短了电器的测试周期又提高了其可靠性。

本发明是基于温度补偿矩阵提出的，其综合了磁路法及有限元法的优点。磁路法是一种用路等效场的思想，磁路法利用磁导等集中参数元件代替难以求解的场分布问题，简化了计算步骤，提升了计算效率。但在计算时无法精确地考虑磁饱和问题及漏磁问题。本发明是在磁路法的基础上优化得到的，它利用了有限元方法计算准确的特点，用有限元法求出的较准确的数据生成温度补偿矩阵，从而对磁路法的数据进行修正，进而在得到相对准确的数据同时又保证了计算速度。该方法求解一次电磁机构动态特性需要20s左右的时间，而传统的有限元法求解一次动态特性要900s甚至更多。

附图说明

图1为具体实施方式一提出的基于温度补偿矩阵的电磁机构动态特性的算法的原理图；

图2为实施例提出的某型号接触器电磁机构示意图图中单位为(mm)；其中，1为静触点，2为磁壳，3为动触点，4为连杆，5为磁极片，6为弹簧；7为衔铁；8为磁极芯；

图3为实施例提出的通过快速算法求得的不同温度下接触器的线圈电流曲线；

图4为实施例提出的通过快速算法求得的不同温度下的接触器衔铁位移曲线。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1本实施方式的一种基于温度补偿矩阵的电磁机构动态特性的计算方法，具体是按照以下步骤制备的：

步骤一、根据电磁机构的工艺图纸获得电磁机构的关键参数，其中，关键参数包括电磁机构的几何尺寸、电磁机构额定电压、电磁机构的衔铁质量和电磁机构线圈匝数N；电磁机构为某型号典型直流接触器的电磁机构；

步骤二、查找或测量得到电磁机构中所用软磁材料随电磁机构的温度变化的磁化曲线(磁化曲线为B-H曲线，)及线圈随电磁机构的温度变化的电阻值R；其中软磁材料的磁化特性是随电磁机构的温度变化的；

步骤三、设定电磁机构动态特性的时间步长Δt、电磁机构动态特性的总时间t_max、电磁机构的初始时刻t₀衔铁位移、电磁机构的初始时刻t₀线圈电流、电磁机构的温度T、电磁机构的初始时刻t₀的衔铁运动速度以及电磁机构的初始时刻t₀激磁线圈的磁链；Δt＝10^-6～10^-4s；

步骤四、根据初始时刻t₀衔铁位移、初始时刻t₀线圈电流、初始时刻t₀的衔铁运动速度和初始时刻t₀激磁线圈的磁链利用四阶龙格-库塔法求解电磁机构动态特性微分方程组；计算得到t+Δt时刻的衔铁位移、t+Δt时刻的衔铁运动速度和t+Δt时刻的激磁线圈的磁链；

步骤五、建立关于激磁线圈的磁链、电流和衔铁位移的对照表，根据该对照表查询t+Δt时刻线圈电流；

所述对照表是通过下述步骤获得的：

步骤C1、设定由大到小的线圈电流值及衔铁位移值数据；

步骤C2、依据电磁机构的温度T确定电磁机构磁路中软磁材料的磁化曲线及线圈电阻值R，将步骤C1设定的由大到小的线圈电流值及衔铁位移值数据代入磁路法计算中求得主磁通φ(如步骤A2和A3)并根据主磁通φ和电磁机构线圈匝数N计算磁链结果ω′：

ω′＝Nφ

步骤C3、运用温度补偿矩阵对磁路法计算得到的磁链结果ω′进行修正，得到准确的磁链ω；

步骤C4、将准确的磁链对应的线圈电流值及与磁链对应的衔铁位移值制成对照表；其中，对照表的横行为线圈电流纵行为衔铁位移；

在T＝303K时关于激磁线圈的磁链、电流和衔铁位移的对照表如下所示：

表中第一横行为所选的线圈电流，第一纵行为所选的衔铁位移，表内数据为激磁线圈的磁链；当衔铁位移为6.5E-4，激磁线圈的磁链为3.17E-3时从表中可查到此时线圈电流为0.1A；如果衔铁位移为或磁链数据无法直接从表中查到时则通过需要先对表格进行插值处理，然后再查表；

所述步骤C3中运用温度补偿矩阵对磁路法计算得到的磁链结果ω′进行修正，得到准确的磁链ω具体过程：

步骤D1、确定磁路法计算磁链时所对应的线圈电流、衔铁位移及电磁机构的温度T；

步骤D2、根据步骤D1得到的衔铁位移、线圈电流和电磁机构的温度T运用插值法计算在温度补偿矩阵中磁链结果ω′所对应的补偿值l′；所述温度补偿矩阵是根据计算得到的；

步骤D3、通过补偿值l′对磁链结果ω′进行补偿，公式如下所示：

ω＝l′*ω′；

步骤六、将从电磁机构动态特性微分方程组中解得的线圈电流i、衔铁位移x与时间t对应即得到当前电磁机构的温度T下的电磁机构的动态特性；其中，电磁机构的动态特性包括电磁机构的线圈电流与时间的关系如图3、电磁机构的衔铁位移与时间的关系如图4；

步骤七、改变步骤三中的电磁机构的温度T并重复步骤三至六即得到不同电磁机构的温度下电磁机构的动态特性。

本实施方式效果：

本实施方式属于电器领域，涉及一种考虑温度的电磁机构动态特性求解算法，具体来说是一种基于温度补偿矩阵的电磁机构动态特性快速算法。

本实施方式的目的在于解决运用有限元方法求解不同温度下电磁机构的动态特性时，计算效率过低，无法应用于不同温度下电磁机构动态特性的分析检验的问题。本实施方式提供一种基于温度补偿矩阵的电磁机构动态特性快速算法。

本实施方式应用于电器电磁机构的设计环节，能够在设计环节就通过电磁机构的关键参数求得电磁机构的动态特性，进而对电器的性能进行合理的评估。与此同时还能快速得到电磁机构在不同温度下动态特性的变化情况，防止其在高低温的环境下失效，既缩短了电器的测试周期又提高了其可靠性。

本实施方式是基于温度补偿矩阵提出的，其综合了磁路法及有限元法的优点。磁路法是一种用路等效场的思想，磁路法利用磁导等集中参数元件代替难以求解的场分布问题，简化了计算步骤，提升了计算效率。但在计算时无法精确地考虑磁饱和问题及漏磁问题。本实施方式是在磁路法的基础上优化得到的，它利用了有限元方法计算准确的特点，用有限元法求出的较准确的数据生成温度补偿矩阵，从而对磁路法的数据进行修正，进而在得到相对准确的数据同时又保证了计算速度。该方法求解一次电磁机构动态特性需要20s左右的时间，而传统的有限元法求解一次动态特性要900s甚至更多。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤四所述电磁机构动态特性微分方程组为：

$\left\{\begin{array}{c}\frac{d\mathrm{\ψ}}{dt}=u-iR\left(T\right)\\ \frac{dv}{dt}=\frac{F_E-F_f}{m}\\ \frac{dx}{dt}=v\end{array}\right.$

式中，ψ表示激磁线圈的磁链(ψ为初始时刻的激磁线圈的磁链或t+Δt时刻的激磁线圈的磁链)；v表示衔铁运动速度；u表示电磁机构额定电压；R(T)表示线圈随电磁机构的温度变化的电阻值；i表示线圈电流(i为初始时刻的线圈电流或t+Δt时刻的线圈电流)；T表电磁机构的温度；F_E表示作用于衔铁的电磁吸力；F_f表示作用于衔铁的反作用力；m表示电磁机构的衔铁的质量；x表示衔铁的位移(衔铁的位移为电磁机构的初始时刻衔铁位移或t+Δt时刻的衔铁位移)；t＝t₀～t_max表示时间；F_f＝kx；k为弹簧系数；

龙格库塔法是一种求解微分方程初值问题的数值方法，求解该微分方程时需要变量的初值即初始时刻的衔铁位移，线圈电流，衔铁运动速度，激磁线圈的磁链，同时还需要每次步进的步长即时间步长，和最后停止步进的时间即总时间；

步骤四中所述的四阶龙格库塔法是一种在工程上广泛应用的高精度单步算法，常用于数值求解微分方程，是四阶收敛的方法。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：所述衔铁的电磁吸力F_E的具体计算过程为：

步骤A1、依据电磁机构的温度T确定电磁机构磁路中软磁材料的磁化曲线及线圈电阻值R；

步骤A2、将时刻t的线圈电流及时刻t的衔铁位移赋值到磁路模型中，运用二分法求解当时刻t的主磁通φ；

步骤A3、根据主磁通φ和电磁机构线圈匝数N计算气隙处的磁压降U_δ；

$U_{\mathrm{\δ}}=\frac{\mathrm{\φ}}{{\mathrm{\Λ}}_{\mathrm{\δ}}}$

其中，Λ_δ表示气隙磁导；

步骤A4、根据电磁机构的电磁吸力计算公式求得t时刻的电磁吸力，公式为：

${F^{\′}}_E=-\frac{1}{2}{U}_{\mathrm{\δ}}^2\frac{{\mathrm{d\Λ}}_{\mathrm{\δ}}}{d\mathrm{\δ}}$

式中，F’_E表示t时刻的电磁吸力；U_δ表示气隙处的磁压降；δ表示气隙长度；

步骤A5、运用温度补偿矩阵对F’_E进行修正，得到准确的电磁吸力F_E。其它步骤及参数与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：所述步骤A5中运用温度补偿矩阵对F’_E进行修正，得到准确的电磁吸力F_E具体步骤如下：

步骤B1、确定磁路法计算电磁吸力时所对应的t时刻的线圈电流、t时刻的衔铁位移及电磁机构的温度T；

步骤B2、根据步骤B1得到的衔铁位移、线圈电流和电磁机构的温度T运用插值法计算在温度补偿矩阵中得到电磁吸力F’_E所对应的补偿值l；所述温度补偿矩阵是通过计算得到的；

步骤B3、通过补偿值1对磁路法计算结果进行补偿，公式如下所示：

F_E＝l*F′_E。其它步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：所述步骤A5中温度补偿矩阵是通过磁路法及有限元法预先计算的结果求得的，具体由如下步骤实现：

步骤A、根据电磁机构几何尺寸(在有限元仿真软件FLUX中)，利用有限元方法建立电磁机构的几何模型，并对该几何模型划分有限元网络；

步骤B、根据电磁机构的磁化曲线设定有限元模型；

步骤C、对设置完成的有限元模型进行静态特性计算；输入b组线圈电流值i_b,b＝1…n、a组衔铁位移值x_a,a＝1…m及c组电磁机构的温度值T_c,c＝1…p；进行计算得到与线圈电流i_b、衔铁位移x_a、电磁机构的温度T_c对应的静态激磁线圈的磁链f_FE(x_a,i_b，T_c)和静态电磁吸力值f′_FE(x_a，i_b,T_c)；

步骤D、根据电磁机构的几何尺寸，结构特点建立电磁机构的磁路模型，运用磁路法求解与步骤C中的线圈电流、衔铁位移、电磁机构的温度情况对应的静态激磁线圈的磁链f_MEC(x_a,i_b,T_c)和静态电磁吸力值f′_MEC(x_a,i_b,T_c)；

步骤E、根据如下公式即可得温度补偿矩阵A_m×n×p

式中或f_FE(x_a,i_b,T_c)为从有限元法得到的磁链；f_MEC(x_a,i_b,T_c)为从磁路法中得到的磁链；f′_FE(x_a,i_b,T_c)为从有限元法得到的电磁吸力；f′_MEC(x_a,i_b,T_c)为从磁路法中得到的电磁吸力。其它步骤及参数与具体实施方式一至四之一相同。

采用以下实施例验证本发明的有益效果：

实施例一：

本实施例一种基于温度补偿矩阵的电磁机构动态特性的计算方法，具体是按照以下步骤制备的：

步骤一：根据图2获得某型号接触器电磁机构的几何尺寸。其额定电压为12V、衔铁质量为8.88g、线圈匝数为518匝。

步骤二：查找或测量得到电磁机构中所用软磁材料随电磁机构的温度变化的磁化曲线及线圈随电磁机构的温度变化的电阻值；

步骤三：设定电磁机构动态特性的时间步长10^-5s、电磁机构动态特性的总时间13ms、电磁机构的初始时刻衔铁位移0m、电磁机构的初始时刻线圈电流0A、电磁机构的温度303K、电磁机构的初始时刻的衔铁运动速度0m/s以及电磁机构的初始时刻激磁线圈的磁链0Wb；

步骤四、根据初始时刻衔铁位移、初始时刻线圈电流、初始时刻的衔铁运动速度和初始时刻激磁线圈的磁链利用四阶龙格-库塔法求解电磁机构动态特性微分方程组，所述微分方程组为：

$\left\{\begin{array}{c}\frac{d\mathrm{\ψ}}{dt}=u-iR\left(T\right)\\ \frac{dv}{dt}=\frac{F_E-F_f}{m}\\ \frac{dx}{dt}=v\end{array}\right.$

步骤五、建立关于激磁线圈的磁链、电流和衔铁位移的对照表，根据该对照表查询线圈电流；

步骤六、将从电磁机构动态特性微分方程组中解得的线圈电流、衔铁位移与时间对应即得到当前电磁机构的温度303K时的电磁机构的动态特性；

步骤七：改变步骤三中的温度为323K、343K、363K并重复步骤三至六可以快速的得到不同温度下电磁机构的线圈电流及衔铁位移如图3和4所示，每个温度下的电磁机构动态特性的仿真计算时间在20s左右。

本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，本领域技术人员当可根据本发明作出各种相应改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于温度补偿矩阵的电磁机构动态特性的计算方法，其特征在于，该方法具体是按照以下步骤进行的：

步骤一、根据电磁机构的工艺图纸获得电磁机构的关键参数，其中，关键参数包括电磁机构的几何尺寸、电磁机构额定电压、电磁机构的衔铁质量和电磁机构线圈匝数N；

步骤二、查找或测量得到电磁机构中所用软磁材料随电磁机构的温度变化的磁化曲线及线圈随电磁机构的温度变化的电阻值R；

步骤三、设定电磁机构动态特性的时间步长Δt、电磁机构动态特性的总时间t_max、电磁机构的初始时刻t₀衔铁位移、电磁机构的初始时刻t₀线圈电流、电磁机构的温度、电磁机构的初始时刻t₀的衔铁运动速度以及电磁机构的初始时刻t₀激磁线圈的磁链；Δt＝10^-6～10^-4s；

步骤四、根据初始时刻t₀衔铁位移、初始时刻t₀线圈电流、初始时刻t₀的衔铁运动速度和初始时刻t₀激磁线圈的磁链利用四阶龙格-库塔法求解电磁机构动态特性微分方程组；计算得到t+Δt时刻的衔铁位移、t+Δt时刻的衔铁运动速度和t+Δt时刻的激磁线圈的磁链；

步骤五、建立关于激磁线圈的磁链、电流和衔铁位移的对照表，根据该对照表查询t+Δt时刻线圈电流；

所述对照表是通过下述步骤获得的：

步骤C1、设定由大到小的线圈电流值及衔铁位移值数据；

步骤C2、依据电磁机构的温度T确定电磁机构磁路中软磁材料的磁化曲线及线圈电阻值R，将步骤C1设定的由大到小的线圈电流值及衔铁位移值数据代入磁路法计算中求得主磁通φ并根据主磁通φ和电磁机构线圈匝数N计算磁链结果ω′：

ω′＝Nφ

步骤C3、运用温度补偿矩阵对磁路法计算得到的磁链结果ω′进行修正，得到准确的磁链ω；

步骤C4、将准确的磁链对应的线圈电流值及与磁链对应的衔铁位移值制成对照表；其中，对照表的横行为线圈电流纵行为衔铁位移；

所述步骤C3中运用温度补偿矩阵对磁路法计算得到的磁链结果ω′进行修正，得到准确的磁链ω具体过程：

步骤D1、确定磁路法计算磁链时所对应的线圈电流、衔铁位移及电磁机构的温度T；

步骤D2、根据步骤D1得到的衔铁位移、线圈电流和电磁机构的温度T运用插值法计算在温度补偿矩阵中磁链结果ω′所对应的补偿值l′；

步骤D3、通过补偿值l′对磁链结果ω′进行补偿，公式如下所示：

ω＝l′*ω′；

步骤六、将从电磁机构动态特性微分方程组中解得的线圈电流i、衔铁位移x与时间t对应即得到当前电磁机构的温度T下的电磁机构的动态特性；其中，电磁机构的动态特性包括电磁机构的线圈电流与时间的关系、电磁机构的衔铁位移与时间的关系；

步骤七、改变步骤三中的电磁机构的温度T并重复步骤三至六即得到不同电磁机构的温度下电磁机构的动态特性。

2.根据权利要求1所述一种基于温度补偿矩阵的电磁机构动态特性的计算方法，其特征在于：步骤四所述电磁机构动态特性微分方程组为：

$\left\{\begin{array}{c}\frac{d\mathrm{\ψ}}{dt}=u-iR\left(T\right)\\ \frac{dv}{dt}=\frac{F_E-F_f}{m}\\ \frac{dx}{dt}=v\end{array}\right.$

式中，ψ表示激磁线圈的磁链；v表示衔铁运动速度；u表示电磁机构额定电压；R(T)表示线圈随电磁机构的温度变化的电阻值；i表示线圈电流；T表电磁机构的温度；F_E表示作用于衔铁的电磁吸力；F_f表示作用于衔铁的反作用力；m表示电磁机构的衔铁的质量；x表示衔铁的位移；t＝t₀～t_max表示时间。

3.根据权利要求2所述一种基于温度补偿矩阵的电磁机构动态特性的计算方法，其特征在于：所述衔铁的电磁吸力F_E的具体计算过程为：

步骤A1、依据电磁机构的温度T确定电磁机构磁路中软磁材料的磁化曲线及线圈电阻值R；

步骤A2、将时刻t的线圈电流及时刻t的衔铁位移赋值到磁路模型中，运用二分法求解当时刻t的主磁通φ；

步骤A3、根据主磁通φ和电磁机构线圈匝数N计算气隙处的磁压降U_δ；

$U_{\mathrm{\δ}}=\frac{\mathrm{\φ}}{{\mathrm{\Λ}}_{\mathrm{\δ}}}$

其中，Λ_δ表示气隙磁导；

步骤A4、根据电磁机构的电磁吸力计算公式求得t时刻的电磁吸力，公式为：

${F^{\′}}_E=-\frac{1}{2}{U}_{\mathrm{\δ}}^2\frac{{\mathrm{d\Λ}}_{\mathrm{\δ}}}{d\mathrm{\δ}}$

式中，F’_E表示t时刻的电磁吸力；U_δ表示气隙处的磁压降；δ表示气隙长度；

步骤A5、运用温度补偿矩阵对F’_E进行修正，得到准确的电磁吸力F_E。

4.根据权利要求3所述一种基于温度补偿矩阵的电磁机构动态特性的计算方法，其特征在于：所述步骤A5中运用温度补偿矩阵对F’_E进行修正，得到准确的电磁吸力F_E具体步骤如下：

步骤B1、确定磁路法计算电磁吸力时所对应的t时刻的线圈电流、t时刻的衔铁位移及电磁机构的温度T；

步骤B2、根据步骤B1得到的衔铁位移、线圈电流和电磁机构的温度T运用插值法计算在温度补偿矩阵中得到电磁吸力F’_E所对应的补偿值l；

步骤B3、通过补偿值l对磁路法计算结果进行补偿，公式如下所示：

F_E＝l*F′_E。

5.根据权利要求4所述一种基于温度补偿矩阵的电磁机构动态特性的计算方法，其特征在于：所述步骤A5中温度补偿矩阵是通过磁路法及有限元法预先计算的结果求得的，具体由如下步骤实现：

步骤A、根据电磁机构几何尺寸，利用有限元方法建立电磁机构的几何模型，并对该几何模型划分有限元网络；

步骤B、根据电磁机构的磁化曲线设定有限元模型；

步骤C、对设置完成的有限元模型进行静态特性计算；输入b组线圈电流值i_b,b＝1…n、a组衔铁位移值x_a,a＝1…m及c组电磁机构的温度值T_c,c＝1…p；进行计算得到与线圈电流i_b、衔铁位移x_a、电磁机构的温度T_c对应的静态激磁线圈的磁链f_FE(x_a,i_b,T_c)和静态电磁吸力值f′_FE(x_a,i_b,T_c)；

步骤D、根据电磁机构的几何尺寸，结构特点建立电磁机构的磁路模型，运用磁路法求解与步骤C中的线圈电流、衔铁位移、电磁机构的温度情况对应的静态激磁线圈的磁链f_MEC(x_a,i_b,T_c)和静态电磁吸力值f′_MEC(x_a,i_b,T_c)；

步骤E、根据如下公式即可得温度补偿矩阵A_m×n×p

式中或f_FE(x_a,i_b,T_c)为从有限元法得到的磁链；f_MEC(x_a,i_b,T_c)为从磁路法中得到的磁链；f′_FE(x_a,i_b,T_c)为从有限元法得到的电磁吸力；f′_MEC(x_a,i_b,T_c)为从磁路法中得到的电磁吸力。