[發明專利]一種定轉子雙永磁游標電機的2D磁路剖分建模方法

有效

• 申請號: 201810263411.8
• 申請日: 2018-03-26
• 公開（公告）號: CN108595772B
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發明（設計）人: 趙文祥;曹東輝;劉童
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明的一種定轉子雙永磁游標電機的2D磁路剖分建模方法，包括對電機復雜磁場區域與規律磁場區域的劃分，并分別對兩種區域進行菱形小網格剖分與磁路磁導等效；完善兩類區域邊界處磁導節點連接關系，構建完整2D磁路剖分模型，依次建立磁導求解矩陣方程；構建磁導率收斂因子與電機齒部磁密最大差值的關系式；求解磁導矩陣方程，利用迭代算法實現矩陣的快速求解得到通過各磁導節點的磁通量和磁位，進而計算各磁導的磁通密度及磁導率，并依照電機電磁計算約束，可計算電機各相磁鏈、繞組反電動勢等電磁參數，最后與有限元的結果進行對比。本發明首次針對定轉子雙永磁游標電機進行2D磁路剖分，所提供的方案可以為該類型雙永磁電機提供參考研究。

技術領域

本發明涉及一種定轉子雙永磁游標電機的2D磁路剖分建模方法，屬于電磁場計算領域。

背景技術

定轉子雙永磁游標電機利用調制齒對空間磁場的調制作用，具有在低速運行狀態下能夠輸出大轉矩的特點，適用于農業機械設備領域。定轉子雙永磁游標電機較傳統的永磁游標電機提升了轉矩密度，同時采用混合磁材料不僅降低電機成本，也減小了電機轉子部分熱退磁影響。傳統永磁游標電機按永磁體位置分為定子型和轉子型兩種，該永磁游標電機為定轉子雙永磁型，即在電機的定子上和轉子上都存在永磁體。在相同體積的情況下，電機的轉矩密度得以提高，也提高了電機內部的空間利用率。

目前對定轉子雙永磁游標電機常用的分析方法為商業有限元(Finite ElementAnalysis，FEA)軟件，由于其高精度與易操作在電機設計各階段被廣泛應用。但FEA軟件基于電機內部全網格剖分原理，分析耗時長效率低，不適用于電機的初期設計階段。而2D磁路剖分建模方法則融合了傳統磁路法與網格剖分法，其計算原理簡單，精度高，且仿真耗時短帶來較高的設計效率。通過對定轉子雙永磁游標電機進行2D磁路剖分建模，可以迅速求解出電機磁鏈、反電勢與轉矩等電磁參數，實現電機研究初期的高效率設計。

發明內容

本發明的目的在于提供一種定轉子雙永磁游標電機復雜磁場中磁路模型的分析與求解方法，主要包括電機內復雜磁場區域磁導的網格剖分、規律磁場的近似磁導替代與磁導矩陣模型的建立。將收斂因子改變的約束式加入模型，用于矩陣的快速收斂求解。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種定轉子雙永磁游標電機的2D磁路剖分建模方法，包括以下步驟：

步驟1，利用有限元軟件劃分電機復雜磁場區域與規律磁場區域；

步驟2，建立電機復雜磁場區域的菱形小網格剖分；

步驟3，建立電機規律磁場區域的磁路磁導等效；

步驟4，完善兩類區域邊界處磁導節點連接關系，構建完整2D磁路剖分模型，依次建立磁導求解矩陣方程；

步驟5，構建磁導率收斂因子與電機齒部磁密最大差值的關系式；

步驟6，求解磁導矩陣方程，利用迭代算法實現矩陣的快速求解得到通過各磁導節點的磁通量和磁位，進而計算各磁導的磁通密度及磁導率；

步驟7，根據步驟6中求解得的磁路參數，依照電機電磁計算約束，可計算電機各相磁鏈、繞組反電動勢等電磁參數。