[發明專利]永磁同步電機加減速工況電磁力計算方法、系統及存儲介質

在審

• 申請號: 202110764047.5
• 申請日: 2021-07-06
• 公開（公告）號: CN113468786A
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發明（設計）人: 吳雙龍;王海林;齊龍
• 申請（專利權）人: 華南農業大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F119/02
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李斌

本發明公開了一種永磁同步電機加減速工況電磁力計算方法、系統及存儲介質，方法包括：S1、建立電機瞬態電磁場仿真分析有限元模型；S2、選取恒轉矩區和恒功率區內的穩定轉速點并進行電磁力仿真；S3、對電磁力仿真得到的少數幾個穩定轉速點的電磁力進行定子齒面區域積分運算，得到相應穩定轉速點下每個定子齒面上的徑向和切向電磁力合力；S4、電磁力時間變換和插值計算，從而得到整個恒轉矩區內每個轉速點的電磁力和恒功率區內每個穩定轉速點的電磁力；S5、綜合恒轉矩區和恒功率區內的電磁力結果，得到電機在加減速工況全轉速段內每個轉速點的電磁力。與現有技術相比，本發明可以快速準確計算電機加減速工況每個轉速點電磁力。

技術領域

本發明涉及永磁電機的技術領域，具體涉及一種永磁同步電機加減速工況電磁力計算方法、系統及存儲介質。

背景技術

大力發展新能源汽車目前已成為汽車行業的大趨勢，而純電動汽車是目前新能源汽車發展的主流方向，隨著純電動汽車技術的發展，純電動汽車的噪聲問題也越來越引起人們的關注。與傳統內燃機汽車不同，純電動汽車的噪聲主要來自驅動電機，其噪聲總值雖然不大，但頻率較高，容易引起駕駛員和乘客的煩惱，如何在滿足動力性、經濟性、輕量化和低成本等要求的同時降低電機噪聲已成為新能源汽車制造商普遍關心和亟待解決的問題。電機噪聲主要由電磁力激勵下的電機自身結構振動產生，因此對電機電磁力進行快速準確計算是預測電機電磁噪聲的關鍵。

目前關于電機電磁力的計算方法主要有解析法、半解析法和有限元法三種。其中解析法在早期計算機和商用軟件不成熟的時候研究比較多，方法比較成熟，電磁力的解析計算主要基于電磁場理論，例如磁勢磁導法，根據磁動勢和氣隙磁導計算氣隙磁場，然后再根據氣隙磁場計算電磁力。有限元法則是利用商用軟件對電磁力進行計算，通過導入模型、劃分網格和設置材料及邊界條件，最終求解得到電磁力。

解析法雖然能夠對電機加減速工況電磁力進行快速計算，但該方法在計算的各個環節引入了大量的假設，忽略了漏磁和磁路飽和等因素的影，所以其計算精度較低，不適合電磁力的精確計算，尤其對于目前純電動汽車常用的內置式永磁同步電機，其磁路比較復雜，解析法難于準確計算其電磁力。有限元法是利用商用軟件對電磁力進行計算，可以考慮漏磁和磁路飽和等因素的影響，所以計算精度高，但有限元法只能對穩定轉速點進行計算，如果需要得到加減速過程中的電磁力，則需要對每一個轉速點進行單獨計算，例如計算電機轉速從0到10000r/min這一過程中的電磁力，如果轉速間隔為100r/min，則需要重復計算100次，工作量大，計算耗時長、效率低。半解析法是針對純解析法計算精度不高的問題，將解析法和有限元法結合起來，借助有限元計算來考慮磁路飽和等因素的影響，半解析法的計算精度和計算效率介于解析法和有限元法之間。

發明內容

本發明主要針對電磁力解析法和半解析法計算精度低以及半解析法和有限元法計算效率低的問題，提供一種永磁同步電機加減速工況電磁力計算方法、系統及存儲介質，可以快速準確計算電機加減速工況每個轉速點電磁力的方法，實現對電機電磁力的快速計算。

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案：

本發明一方面提供了一種永磁同步電機加減速工況電磁力計算方法，用于快速準確計算加減速工況全轉速段每個轉速點電機受到的電磁力，包括下述步驟：

S1、根據給定的電機幾何模型和給定參數，在電磁軟件中建立電機瞬態電磁場仿真分析有限元模型；

S2、選取恒轉矩區和恒功率區內的穩定轉速點，并對選取的穩定轉速點工況進行電磁力仿真；

S3、對電磁力仿真得到的少數幾個穩定轉速點的電磁力進行定子齒面區域積分運算，得到相應穩定轉速點下每個定子齒面上的徑向和切向電磁力合力；