[發明專利]一種考慮隔磁橋飽和的內置式永磁電機磁場解析方法

在審

• 申請號: 202111152204.3
• 申請日: 2021-09-29
• 公開（公告）號: CN113946946A
• 公開（公告）日: 2022-01-18
• 發明（設計）人: 史婷娜;王慧敏;張振;顏冬;閻彥
• 申請（專利權）人: 浙江大學先進電氣裝備創新中心;浙江大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F17/11;G06F17/14;G06F17/18;H02K1/16;H02K1/27
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發明公開了一種考慮隔磁橋飽和的內置式永磁電機磁場解析方法。內置式永磁電機結構等效及子域劃分；對各子域分別建立磁矢位方程并求得磁矢位通解；確定各環形域分界面的邊界條件，對隔磁橋子域以及隔磁橋飽和溢出子域設置初始相對磁導率并帶入邊界條件得初始磁矢位特解，根據B?H曲線得新的相對磁導率，迭代求得精確的磁矢位和相對磁導率；根據磁矢位得氣隙磁通密度的徑向分量和切向分量，進而得到內置式永磁電機的電機轉矩與各相繞組反電動勢。本發明適用于各種帶有隔磁橋結構的內置式永磁電機，通過使用該解析模型可以提高磁場計算的準確度，進而提高各電磁性能的精確度，便于后續研究工作中精確而全面地對內置式永磁電機進行設計與優化。

技術領域

本發明涉及內置式永磁電機設計領域的一種電機磁場處理方法，尤其是涉 及了帶有隔磁橋結構的內置式永磁電機，適用于永磁電機磁場計算、設計及優 化等領域的應用。

背景技術

內置式永磁電機因其高功率密度、寬調速范圍等優點被廣泛應用于電動汽 車及航空航天等諸多工業領域。準確的磁場計算是預測電機各項電磁性能的基 礎。與數值方法相比，通過求解拉普拉斯方程和泊松方程邊值問題的磁位解析 法可以較為方便的修改電機參數，并且可以精確地求解電機內磁場分布。然而，

現有技術中將隔磁橋子域以及隔磁橋飽和溢出子域的相對磁導率認為是無 窮大，處理時候會設置為一個預設較大值，忽略了電機中存在的鐵心材料非線 性磁飽和問題，這對于存在隔磁橋結構的內置式電機來說，永磁體產生的磁通 將過多的通過隔磁橋而不經過氣隙，導致磁場無法準確計算，子域模型法的求 解精度大幅下降。

發明內容

為了解決背景技術存在的問題，本發明提供了一種能夠準確考慮隔磁橋飽 和影響的內置式永磁電機磁場解析方法。

本發明的技術方案如下：

本發明針對隔磁橋子域飽和程度不同，分別建立了隔磁橋子域和隔磁橋飽 和溢出子域；針對隔磁橋子域和隔磁橋飽和溢出子域存在的非線性磁飽和情況， 利用迭代方法求得精確的相對磁導率，從而實現了對磁場的準確計算。

包括下列步驟：

第一步：內置式永磁電機結構等效及子域劃分：

在極坐標系下表示內置式永磁電機，以氣隙磁通不變為原則，將內置式永 磁電機結構等效為一種簡化結構，并且在二維極坐標系下將等效電機具體劃分 為8個子域；

第二步：對各個子域分別建立磁矢位方程并求得磁矢位通解；磁矢位的通 解中包含磁矢位的初始待定系數。

第三步：根據邊界條件并利用迭代方法求得精確的相對磁導率及磁矢位特 解：

針對所有子域，在相鄰的環形域分界面上根據滿足磁矢位A相等和磁場強 度切向分量H_θ連續而確定各環形域分界面的邊界條件；其中，針對隔磁橋子域 和隔磁橋飽和溢出子域存在的非線性磁飽和情況，設置初始的相對磁導率，帶 入對應子域的邊界條件，然后，聯立所有子域的邊界條件即可求得初始的磁矢 位特解，進而得到初始磁通密度B，根據磁通密度B-磁場強度H曲線查到與初 始磁通密度對應的新的相對磁導率,然后校正設置的初始的相對磁導率，重新帶 入對應子域的邊界條件，利用迭代方法求得精確的相對磁導率，求得隔磁橋子 域以及隔磁橋飽和溢出子域的精確的相對磁導率，從而求得對應子域精確的磁 矢位特解；

第四步：電機電磁性能計算：

根據得到的各子域的磁矢位特解進一步處理得到氣隙磁通密度的徑向分量 和切向分量，由氣隙磁通密度的徑向分量和切向分量處理獲得氣隙磁通密度， 根據氣隙磁通密度得內置式永磁電機的電機轉矩與各相繞組反電動勢。