[發(fā)明專利]內(nèi)置式永磁同步電機(jī)負(fù)載電磁激振力波的計(jì)算方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010042551.X
• 申請(qǐng)日: 2020-01-15
• 公開（公告）號(hào): CN111241735B
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王秀和;張?chǎng)?/a>;趙文良;邢澤智
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/23
• 分類號(hào): G06F30/23;H02K21/02;H02K21/14
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 李琳

1.一種內(nèi)置式永磁同步電機(jī)負(fù)載電磁激振力波的計(jì)算方法，其特征是：包括以下步驟：

利用有限元對(duì)空載情況的氣隙磁密進(jìn)行計(jì)算，得出空載情況下磁動(dòng)勢(shì)和磁導(dǎo)的關(guān)系；

轉(zhuǎn)子開槽引起的變化量均等效為一個(gè)新的氣隙磁導(dǎo)模型，同時(shí)考慮到轉(zhuǎn)子位置與磁動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化和空間位置的變化；根據(jù)內(nèi)置式永磁電機(jī)的d、q軸磁阻不同，利用凍結(jié)磁導(dǎo)率的方法，仿真得到電樞磁場(chǎng)的d軸磁導(dǎo)模型，根據(jù)模型準(zhǔn)確計(jì)算負(fù)載情況下繞組單獨(dú)作用產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)和磁導(dǎo)關(guān)系，求得繞組產(chǎn)生的氣隙磁密；

內(nèi)置式永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)部開槽，d軸磁場(chǎng)被重新規(guī)劃，磁力線經(jīng)過不同區(qū)域的磁阻不相同，導(dǎo)致了轉(zhuǎn)子內(nèi)部分得的磁壓不同，進(jìn)而影響氣隙磁密幅值；

將磁力線的路徑變化以及線路磁阻均等效到氣隙磁導(dǎo)上，即磁動(dòng)勢(shì)計(jì)算按照轉(zhuǎn)子不開槽情況下產(chǎn)生正弦磁動(dòng)勢(shì)，電樞磁場(chǎng)產(chǎn)生的磁通可表示為：

式中，F(xiàn)_new電樞磁場(chǎng)產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)，R_g表示為氣隙磁阻，R_1-n轉(zhuǎn)子內(nèi)部磁阻，J_d表示d軸磁動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的面電流；

轉(zhuǎn)子內(nèi)部磁阻可以表示為：

R＝l/μ₀μ_rA

式中，l代表磁路長(zhǎng)度，μ₀代表相對(duì)磁導(dǎo)率，μ_r為磁鋼相對(duì)空氣磁導(dǎo)率，A為磁路面積；

氣隙磁密可以表示為:

整理得：

現(xiàn)將由于轉(zhuǎn)子開槽引起的變化量均等效為一個(gè)新的氣隙磁導(dǎo)模型，同時(shí)考慮到轉(zhuǎn)子位置與磁動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化和空間位置的變化，表達(dá)式如下所示：

式中F_g(θ,t)表示轉(zhuǎn)子不開槽情況下正弦面電流在氣隙中生成的正弦磁動(dòng)勢(shì)，變化量均被等效到磁導(dǎo)模型；

當(dāng)t＝0時(shí)，

B_g(θ)＝B(FP，i)

考慮到磁動(dòng)勢(shì)旋轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)以及空間位置，由d軸磁動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的氣隙磁密可以表示為：

利用疊加原理將永磁體和電樞繞組產(chǎn)生的氣隙磁密疊加起來，得到內(nèi)置式負(fù)載氣隙磁密表達(dá)式；

根據(jù)麥克斯韋張量法，將磁動(dòng)勢(shì)和氣隙磁導(dǎo)各分量結(jié)果代入電磁力密度表達(dá)式中，準(zhǔn)確得到不同頻率、不同階次下的各力波幅值。

2.如權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)置式永磁同步電機(jī)負(fù)載電磁激振力波的計(jì)算方法，其特征是：利用有限元對(duì)空載情況時(shí)定子開槽與不開槽兩種情況的氣隙磁密進(jìn)行計(jì)算，利用兩次有限元將定子開槽影響折算至氣隙有效長(zhǎng)度變化，得出空載情況下磁動(dòng)勢(shì)和磁導(dǎo)的關(guān)系。

3.如權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)置式永磁同步電機(jī)負(fù)載電磁激振力波的計(jì)算方法，其特征是：所述空載時(shí)，考慮鐵心飽和以及齒槽復(fù)雜形狀的影響，得到氣隙磁導(dǎo)表達(dá)式。

4.如權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)置式永磁同步電機(jī)負(fù)載電磁激振力波的計(jì)算方法，其特征是：利用麥克斯韋張量法計(jì)算作用于電機(jī)定子表面的徑向電磁力波的空間-時(shí)間關(guān)系，利用各氣隙磁密諧波的相互影響關(guān)系計(jì)算各階力波來源。

5.如權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)置式永磁同步電機(jī)負(fù)載電磁激振力波的計(jì)算方法，其特征是：根據(jù)電磁力波為時(shí)間、空間上的二次函數(shù)，對(duì)電磁力波的計(jì)算結(jié)果和有限元結(jié)果進(jìn)行二維空間傅里葉分解，得到兩種情況下各階次、頻率的電磁力波具體幅值。