[發明專利]一種具有斜槽結構的表貼式永磁電機磁場解析計算方法

有效

• 申請號: 201410355410.8
• 申請日: 2014-07-24
• 公開（公告）號: CN104158458B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發明（設計）人: 夏長亮;張振
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H02P21/14
• 分類號: H02P21/14
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所12201
• 代理人: 溫國林

1.一種具有斜槽結構的表貼式永磁電機磁場解析計算方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

在三維空間內將電機沿軸向分割成N_z段磁場求解域；

將每段磁場求解域分成四個子域，分別建立各段各子域的磁矢位偏微分方程；

采用分離變量法求出各段求解域中各子域的磁矢位偏微分方程的通解；

建立各段求解域中各子域間的邊界條件，確定傅里葉系數值，求出各子域磁矢位偏微分方程的定解表達式，即各子域磁矢位函數；

由各子域磁矢位函數計算氣隙磁密表達式，并進一步計算電機的磁鏈、齒槽轉矩、反電勢和電磁轉矩。

2.根據權利要求1所述的一種具有斜槽結構的表貼式永磁電機磁場解析計算方法，其特征在于，所述四個子域分別為：

1j—永磁體子域，2j—氣隙子域，3ij—第i個定子槽口子域，4ij—第i個定子槽子域。

3.根據權利要求1所述的一種具有斜槽結構的表貼式永磁電機磁場解析計算方法，其特征在于，所述建立各段各子域的磁矢位偏微分方程具體為：

永磁體子域磁矢位A_z1j滿足約束方程：

∂2Az1j∂r2+1r∂Az1j∂r+1r2∂2Az1j∂α2=-μ0r(Mα-∂Mr∂α)]]>

式中，r、α分別表示柱坐標下的徑向位置、切向位置；μ₀為空氣磁導率；M_r、M_α分別表示永磁體剩余磁化強度的徑向分量和切向分量；

氣隙子域、定子槽口子域和定子槽子域的磁矢位A_zχ分別滿足約束方程：

∂2Azχ∂r2+1r∂Azχ∂r+1r2∂2Azχ∂α2=0]]>

式中，χ可取2j，3ij，4ij，分別對應于第j段電機的氣隙子域、第i個定子槽口子域和第i個定子槽子域。

4.根據權利要求1所述的一種具有斜槽結構的表貼式永磁電機磁場解析計算方法，其特征在于，所述采用分離變量法求出各段求解域中各子域的磁矢位偏微分方程的通解具體為：

Az1j=Σk[A1jk(rRm)k+B1jk(rRr)-k]cos(kα)+Σk[C1jk(rRm)k+D1jk(rRr)-k]sin(kα)+μ0rΣk1k2-1[(Mαck-kMrsk)cos(kα)+(Mαsk+kMrck)sin(kα)]]]>

Az2j=Σk[A2jk(rRm)k+B2jk(rRr)-k]cos(kα)+Σk[C2jk(rRm)k+D2jk(rRr)-k]sin(kα)]]>

Az3ij=Σn[C3ijn(rRt)En+D3ijn(rRs)-En]×cos[En(α+boa2-αij)]]]>

Az4ij=ΣmD4ijm[G4m(rRsb)Fm+(rRt)-Fm]×cos[Fm(α+bsa2-αij)]]]>

以上式中，k＝1,2,3…表示永磁體子域與氣隙子域中磁場分布的諧波次數；M_αck、M_αsk分別表示M_α傅里葉分解后的余弦系數和正弦系數；M_rck、M_rsk分別表示M_r傅里葉分解后的余弦系數和正弦系數；E_n＝nπ/b_oa，n＝1,2,3…，F_m＝mπ/b_sa，m＝1,2,3…，分別表示定子槽口子域和定子槽子域中磁場分布的諧波次數；G_4m＝(R_t/R_sb)^Fm；R_r、R_m、R_s、R_t、R_sb分別表示轉子外半徑、永磁體外半徑、定子內半徑、槽頂弧半徑和槽底弧半徑；b_oa、b_sa分別為槽口寬和槽寬；α_ij為第j段磁場求解域第i個槽和槽口的中心位置角；A_1jk、B_1jk、C_1jk、D_1jk、A_2jk、B_2jk、C_2jk、D_2jk、C_3ijn、D_3ijn、D_4ijm為對應的傅里葉系數。