[發(fā)明專利]改進的考慮分段斜極的永磁電機磁場解析方法及存儲介質(zhì)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011101256.3
• 申請日: 2020-10-15
• 公開（公告）號: CN112163362B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭思源;柳永妍;陳道君;沈陽武;咼虎;王玎;孫杰懿
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)湖南省電力有限公司;國網(wǎng)湖南省電力有限公司電力科學(xué)研究院;國家電網(wǎng)有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23
• 代理公司: 長沙永星專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 43001
• 代理人: 周詠

本發(fā)明涉及一種改進的考慮分段斜極的永磁電機磁場解析方法及計算機可讀存儲介質(zhì)，其方法包括：首先，建立表貼式永磁同步電機的子域解析模型，將求解區(qū)域劃分為槽子域、氣隙子域和永磁體子域，并確定各子域間的磁場邊界條件；其次，根據(jù)得到的各子域的通解，針對永磁體子域的通解進行修改，得到永磁體子域的特解；接著，求解各子域通解的各階次諧波系數(shù)，從而得到改進的子域解析模型；最后，基于改進的子域解析模型進行永磁電機磁場解析。本發(fā)明在電機二維平行平面上，對永磁體子域的通解進行改進，將永磁體軸向分段斜極的永磁電機等效為一臺特殊磁化方式的永磁電機，從而在考慮永磁體分段斜極的影響下通過子域解析法求解整臺電機的電磁性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電機電磁場解析技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種改進的考慮分段斜極的永磁電機磁場解析方法及非暫態(tài)計算機可讀存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)

由于齒槽效應(yīng)和磁路非線性，永磁同步電機電磁轉(zhuǎn)矩中包含有周期性的脈動分量，對電機的控制進度產(chǎn)生了不良影響。在工程應(yīng)用中，永磁體沿軸向分段斜極因能削弱諧波且利于制造，在永磁同步電機優(yōu)化設(shè)計領(lǐng)域獲得了廣泛關(guān)注。永磁體分段斜極是一種改善轉(zhuǎn)矩脈動的有效方法，但需優(yōu)化斜極角、軸向分段數(shù)目以及磁體形狀的精細(xì)設(shè)計。

近年來，隨著電磁場解析方法的不斷發(fā)展，由于其具有物理概念清晰、較有限元法計算量小等優(yōu)點，被廣泛用于解決工程問題。其中，以分離變量法為數(shù)學(xué)基礎(chǔ)的子域解析模型在預(yù)測電機電磁性能上獲得了媲美有限元的精度。但現(xiàn)有永磁電機磁場解析模型無法較好處理永磁體軸向分段斜極的不足。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點、不足，本發(fā)明提供一種改進的考慮分段斜極的永磁電機磁場解析方法及系統(tǒng)，其解決了無法在二維平面處理好永磁體軸向分段斜極影響的技術(shù)問題。

(二)技術(shù)方案

為了達到上述目的，本發(fā)明采用的主要技術(shù)方案包括：

第一方面，本發(fā)明實施例提供一種改進的考慮分段斜極的永磁電機磁場解析方法，包括：

S1、在電機二維平行平面上建立表貼式永磁同步電機的子域解析模型，將所述子域解析模型的磁場求解區(qū)域劃分為槽子域、氣隙子域和永磁體子域，并確定各子域間的磁場邊界條件；

S2、在所述槽子域、所述氣隙子域和所述永磁體子域內(nèi)分別根據(jù)對應(yīng)的矢量磁位方程并結(jié)合磁場邊界條件得出槽子域的通解、氣隙子域的通解和永磁體子域的通解，并針對永磁體子域的通解進行修改，得到永磁體子域的特解；

S3、基于槽子域的通解、氣隙子域的通解以及永磁體子域的特解，并結(jié)合各子域間的磁場連續(xù)關(guān)系求解各子域通解的各階次諧波系數(shù)，得到改進的子域解析模型；

S4、基于所述改進的子域解析模型進行永磁電機磁場解析。

可選地，步驟S1包括：

S11、根據(jù)預(yù)設(shè)條件在二維極坐標(biāo)系建立表貼式永磁同步電機的子域解析模型；

S12、對定子槽的空間位置進行定義：

其中，θ_i為第i個定子槽中心位置，Q為定子總槽數(shù)，i的取值范圍為1～Q；

S13、將所述子域解析模型的求解區(qū)域分為槽子域、氣隙子域和永磁體子域；其中，R₁為轉(zhuǎn)子軛外表面半徑，R₂為轉(zhuǎn)子外表面半徑，R₃為定子內(nèi)表面半徑，R₄為定子槽底面半徑，R₃₄為分割半徑，R₃₄使得槽子域上、下層面積相等，且R₄R₃R₂R₁，