[發明專利]用于削弱永磁同步發電機齒槽轉矩的方法

有效

• 申請號: 201510041236.4
• 申請日: 2015-01-27
• 公開（公告）號: CN104617720B
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發明（設計）人: 王艾萌;王春梅;王慧;舒思婉
• 申請（專利權）人: 華北電力大學（保定）
• 主分類號: H02K15/03
• 分類號: H02K15/03
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 朱琨

1.一種用于削弱永磁同步發電機齒槽轉矩的方法，其特征在于，包括：

步驟1、選用分數槽集中繞組的表貼式永磁電機，確定電機槽極數，并建立分數槽集中繞組電機齒槽轉矩模型；

步驟2、對表貼式永磁電機齒的形狀進行優化，改變定子齒頂高，使得定子齒頂的形狀由均勻分布變為呈左右對稱的正弦曲線形狀；

步驟3、對極弧系數進行分析并優化，削弱齒槽轉矩；

步驟4、采用磁極偏移方法，通過削弱特定的諧波次數來達到齒槽轉矩最小化的目的；

所述步驟1中，建立的電機齒槽轉矩表達式為：

式中，α是定子、轉子間的相對位置角，L_ef是電機的有效軸長，B_σ是永磁體產生的氣隙磁密幅值，μ₀為氣隙磁導率，N_s是電機槽數，N_p是電機極數，N_L是N_s和N_p的最小公倍數，R₁是氣隙內半徑，R₂是氣隙外半徑，b₀是定子槽口寬，α_p是極弧系數，α_s是斜槽角度，K_skn定義為斜槽系數，n是正整數；

所述步驟3包括：從式(1)得出，如果極弧系數滿足式(2)時，齒槽轉矩將達到最小值，

從上式(2)解出對應最小齒槽轉矩的α_p的最優解為：

在上式(3)中，k是非負整數，由于α_p≠0，且α_p≠1，則對應最小齒槽轉矩的最優極弧系數α_p為：

由上式(4)得知，對用不同槽極組合和不同轉子結構的表貼式永磁電機，通過選擇合適的極弧系數來減小齒槽轉矩，N_L/N_p的值越大，最優極弧系數α_p的取值也就越多，加入磁通邊界效應的影響，修正后的最優極弧系數為：

式(5)中，由于電機氣隙長度的不同，k₁為常數，取值范圍為[0.01,0.03]；

所述步驟4包括：由齒槽轉矩的定義得到齒槽轉矩的表達式為：

式中，λ_g是氣隙磁通，R是氣隙磁阻，θ是轉子位置角；由于齒槽轉矩具有的周期性，將齒槽轉矩表示為傅里葉級數的形式：

式中，N_c是定子槽數和轉子極數的最小公倍數，i是整數，T_i是傅里葉系數；電機旋轉一周，齒槽轉矩的周期是N_c，N_c與定子槽數和轉子極數相關；

將齒槽轉矩看成是由一系列諧波疊加合成得到的，通過偶次諧波剩余法或奇次諧波剩余法對磁極進行偏移，削弱特定的諧波次數來達到齒槽轉矩最小化。