[發(fā)明專利]一種永磁同步電機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩優(yōu)化方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210460279.6
• 申請日: 2022-04-28
• 公開（公告）號: CN114880900A
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉敏;張安東;劉凱;邵瀟;汪旅航
• 申請（專利權(quán)）人: 貴州航天林泉電機(jī)有限公司蘇州分公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/17;H02K15/00;G06F119/14;G06F119/06
• 代理公司: 北京中濟(jì)緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 王詠濤

1.一種永磁同步電機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩優(yōu)化方法，其特征在于，包括：

步驟1、確定齒槽轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的關(guān)聯(lián)參數(shù)；

步驟2、利用有限元方法分析關(guān)聯(lián)參數(shù)對齒槽轉(zhuǎn)矩的影響；

步驟3、基于仿真分析結(jié)果對關(guān)聯(lián)參數(shù)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)以優(yōu)化永磁同步電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種永磁同步電機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟1中齒槽轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的關(guān)聯(lián)參數(shù)為極弧系數(shù)和槽口寬度。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種永磁同步電機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟1中齒槽轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的關(guān)聯(lián)參數(shù)的確定方法包括：

建立齒槽轉(zhuǎn)矩的表達(dá)式：

上式中，α為齒中心線與對應(yīng)永磁體中心線夾角，z為槽數(shù)，2P為極數(shù)，L_a為鐵芯疊壓厚度，μ為相對磁導(dǎo)率，R₂、R₁分別為定子內(nèi)徑和轉(zhuǎn)子外徑，G為氣隙沿圓周方向的分布，n為使nz/2p為整數(shù)的整數(shù)；

結(jié)合電機(jī)整體的效率、功率密度、電機(jī)成本三個(gè)方面，從表達(dá)式的建立過程分析確定出極弧系數(shù)和槽口寬度為齒槽轉(zhuǎn)矩最關(guān)鍵的關(guān)聯(lián)參數(shù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種永磁同步電機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩優(yōu)化方法，其特征在于，所述齒槽轉(zhuǎn)矩的表達(dá)式的建立過程包括：

基于能量法對永磁同步電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩進(jìn)行解析；

當(dāng)電流i＝0時(shí)，齒槽轉(zhuǎn)矩為磁場能量對定子相對位置的負(fù)導(dǎo)數(shù)，即：

對于永磁同步電機(jī)來說，當(dāng)i＝0時(shí)，儲存在磁場中的磁共能為：

齒槽轉(zhuǎn)矩是氣隙磁阻變化引起的磁阻轉(zhuǎn)矩，將公式(2)帶入公式(1)，得：

上式表明，齒槽轉(zhuǎn)矩與磁通的平方成正比，降低磁通能降低齒槽轉(zhuǎn)矩，但是磁通降低，也降低了電機(jī)的性能，故減小是削弱齒槽轉(zhuǎn)矩的可行辦法；

在永磁同步電機(jī)中，假設(shè)鐵芯磁導(dǎo)率無窮大，i＝0時(shí)，電機(jī)內(nèi)儲存的磁能近似表示為：

氣隙磁通密度沿鐵芯表面的分布可表示為：

B(θ，α)＝B_r(θ)G(θ，α)， (5)

式中：

其中B_r(θ)是永磁體剩磁沿圓周方向的分布；G(θ,α)是齒中心線與永磁體磁極中心線夾角為α?xí)r有效氣隙長度沿圓周方向的分布；h_m為永磁體磁化方向長度；g為有效氣隙長度；

將公式(5)代入公式(4)，得：

將公式(6)代入公式(1)，則齒槽轉(zhuǎn)矩可表示為：

其中，θ為位置角；

對和G²(θ,α)進(jìn)行傅里葉展開：

式中：

其中，α_p為永磁磁極的極弧系數(shù)；

不考慮轉(zhuǎn)子相對位置，假設(shè)θ＝0，

考慮轉(zhuǎn)子相對位置，

上式中，

其中，θ_so為槽口寬度；

將B_r(θ)和G(θ,α)分別用傅里葉級數(shù)展開，可得到齒槽轉(zhuǎn)矩的解析式：

上式中，z為槽數(shù)，2P為極數(shù)，L_a鐵芯疊壓厚度，R₂、R₁分別為定子內(nèi)徑和轉(zhuǎn)子外徑；

基于表達(dá)式建立過程綜合分析，只有通過調(diào)整剩余磁通密度B_r(nz/2p)來降低齒槽轉(zhuǎn)矩，而要降低B_r(nz/2p)，可通過調(diào)整極弧系數(shù)、槽口寬度改變氣隙形狀，達(dá)到改變氣隙磁場分布，降低控制氣隙磁場的諧波含量，進(jìn)而改變氣隙磁阻來達(dá)到調(diào)整B_r(nz/2p)的目的。