[發(fā)明專利]永磁體渦流損耗的優(yōu)化方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011011184.3
• 申請日: 2020-09-23
• 公開（公告）號: CN112152400B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 佟文明;孫魯;吳勝男;張紅奎
• 申請（專利權(quán)）人: 沈陽工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H02K15/00
• 分類號: H02K15/00;G06F30/17;G06F30/23
• 代理公司: 沈陽智龍專利事務(wù)所(普通合伙) 21115
• 代理人: 宋鐵軍

本發(fā)明涉及一種永磁體渦流損耗的優(yōu)化方法，包括以下步驟：1）選取非同心磁極永磁電機的永磁體區(qū)域以子域法模型為基礎(chǔ)，采用混合分區(qū)域的方法對不同形狀的永磁體進行徑向和周向分域；2）構(gòu)建非同心磁極永磁電機的永磁體渦流損耗模型；3）得到優(yōu)化后的非同心磁極永磁電機永磁體區(qū)域的偏心距，最后按照偏心距設(shè)置非同心磁極永磁電機永磁體區(qū)域。本發(fā)明對非同心磁極參數(shù)優(yōu)化，得到轉(zhuǎn)子渦流損耗最低時的偏心距指標，設(shè)計電機，從而降低了電機的永磁體渦流損耗。解決現(xiàn)有方法精度低，時間長，通用性較差等問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及永磁電機損耗的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種計及諧波條件下非同心磁極的永磁同步電機的降低永磁體渦流損耗的優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

非同心磁極永磁電機有著轉(zhuǎn)矩脈動小，功率密度高等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用在高精度伺服電機領(lǐng)域。但由于永磁體散熱條件差，在變頻器供電時，電樞繞組中的高頻電流諧波在永磁體中產(chǎn)生大量的渦流損耗會造成永磁體溫升過高，永磁體存在退磁風(fēng)險。非同心磁極廣泛應(yīng)用在高精度永磁伺服電機中，為便于電機的設(shè)計，保證電機運行的穩(wěn)定性。快速準確的計算非同心磁極下永磁體的渦流損耗至關(guān)重要

由于諾依曼和連續(xù)性組合邊界條件限制，目前子域法計算渦流損耗時主要采用將非同心磁極永磁體等效為一塊矩形永磁體使各子域邊界平行，這種等效法計算精度低。而有限元的方法計算轉(zhuǎn)子渦流損耗計算時間長，模型通用性較差，在對不同結(jié)構(gòu)的高精度伺服永磁電機建模和計算都需要大量的時間，不利于電機設(shè)計。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：

本發(fā)明提供一種計及諧波條件下非同心磁極的永磁同步電機的永磁體渦流損耗的優(yōu)化方法，其目的在于解決現(xiàn)有方法精度低，時間長，通用性較差等問題，以降低永磁體渦流損耗。

技術(shù)方案：

一種永磁體渦流損耗的優(yōu)化方法，包括以下步驟：

1)選取非同心磁極永磁電機的永磁體區(qū)域以子域法模型為基礎(chǔ)，采用混合分區(qū)域的方法對不同形狀的永磁體進行徑向和周向分域，從而分別得到不同形狀的永磁體的內(nèi)徑、外徑表達式，以及不同形狀永磁體的同心磁極區(qū)域和非同心磁極區(qū)域的等效厚度；

2)根據(jù)步驟1)中不同形狀的永磁體的內(nèi)徑、外徑表達式，以及永磁體同心區(qū)域渦流表達式，構(gòu)建非同心磁極永磁電機的永磁體渦流損耗模型；

3)根據(jù)步驟1)中不同形狀永磁體的同心磁極區(qū)域和非同心磁極區(qū)域的等效厚度，以及步驟2)中永磁體渦流損耗模型，當永磁體渦流損耗模型中損耗最小時，得到優(yōu)化后的非同心磁極永磁電機永磁體區(qū)域的偏心距，最后按照偏心距設(shè)置非同心磁極永磁電機永磁體區(qū)域。

步驟1)中通過徑向分區(qū)域法將永磁體區(qū)域分為同心磁極區(qū)域和非同心磁極區(qū)域，將非同心區(qū)域部分通過周向分區(qū)域為多個等厚度的區(qū)域。

步驟1)和步驟2)中，永磁體形狀為外極弧削角、弓形永磁體削角或者內(nèi)極弧削角。

步驟1)中，

當永磁體形狀為外極弧削角時，同心區(qū)域部分的永磁體內(nèi)徑和外徑分別為R_rw和R_1w；

非同心區(qū)域部分內(nèi)徑為R_1w，外徑R_pmw的表達式為：

式中，h為永磁體的偏心距，θ₁為靜止坐標永磁體的周向角度，R_2w為外極弧削角永磁體的削角半徑；

當永磁體形狀為弓形永磁體時，同心區(qū)域部分的永磁體內(nèi)徑和外徑分別為R_rg和R_1g；

非同心區(qū)域部分包含削角部分和未削角部分，弓形永磁體的削角部分半徑為：