欢迎来到知嘟嘟! 联系电话:13095918853 卖家免费入驻,海量在线求购! 卖家免费入驻,海量在线求购!
知嘟嘟
我要发布
联系电话:13095918853
知嘟嘟经纪人
收藏
专利号: 202011499888X
申请人: 天津工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2023-09-13
缴费截止日期: 暂无
价格&联系人
年费信息
委托购买

摘要:

权利要求书:

1.一种分段斜极表贴式永磁电机磁场计算方法,包括下列步骤:

第一步:分段斜极电机建模,基于分段离散思想在三维空间内将整个磁场求解区域沿轴向分割磁场求解域段,对各离散域段的电机结构进行建模,各个求解域段分属的区域;其中,各个求解域段分属的区域划分如下:通过转子外径Rr,永磁体外径Rm和定子内径Rs将电机由内而外划分为永磁体域、气隙域、定子部分3个区域,利用极坐标系下的半径坐标r来说明各个区域:当rRr且r

当r>Rs时,为定子部分,包括槽口域和槽身域;

第二步:针对不同的求解域段,对每段电机分别建立拉普拉斯方程或泊松方程;

第三步:计及分段斜极电机不同的周向分段方式,求解永磁体剩余磁化强度各次谐波下的径向及切向分量幅值Mrk及Mθk,k为永磁体域和气隙域的谐波次数,方法为:在永磁体域建立泊松方程 Az1j为第j段电机转

子域的矢量磁位,Mθ、Mr分别为永磁体剩余磁化强度的切向和径向分量,μ0为真空磁导率,θ代表极坐标系下的角坐标;在气隙域和槽口域建立拉普拉斯方程Az为该区域的矢量磁位;在槽身域建立泊松方程 Az3ij为第j

段电机第i个槽身的矢量磁位,Ji为第i个槽身的电流密度,当电机空载运行时,视为0;

第四步:计及绕组排布方式,对定子电流密度进行傅立叶分解,得到各次谐波下的电流密度,方法如下:对于双层分布的集中绕组,在第j个轴向求解域段中,Ji分解为定子槽区间的傅立叶级数: 式中,Fm为槽身系数;Ji0为电流密度基波幅值;Jim为电流密度的各次谐波幅值;m为槽身域谐波次数;θi为第i个槽的位置;bsa为槽身极弧宽度;Fm=mπ/bsa;Ji0=(Ji1+Ji2)d/bsa;Jim=2[Ji1+Ji2cos(mπ)]sin(mπd/bsa)/(mπ);d为每层绕组在槽中占据面积的弧度;Ji1和Ji2分别为各层绕组的电流密度;

第五步:结合各区域之间边界条件,在每个轴向求解域段建立线性方程组,确定各项待定系数,进而对分段斜极电机的磁场进行计算:在永磁体与转子铁心交界处,磁场强度切向分量为;在永磁体与气隙交界处,径向磁场连续,切向磁场强度相等;在定子槽口与定子槽身交界处,径向磁场连续,磁矢量相等;在定子槽口与气隙交界处,径向磁场连续,磁矢量相等;结合第三步得到的Mrk、Mθk和第四步得到的电流密度,对第二步所建立的拉普拉斯方程及泊松方程进行求解,得到求解区域内的矢量磁位的表达式,进而得到各个区域磁密的径向分量及切向分量的表达式;

第六步:通过第五步中得到的气隙磁密径向及切向分量表达式,利用麦克斯韦应力方程和电磁感应定律对电机的转矩和反电势进行计算。

2.根据权利要求1所述的分段斜极表贴式永磁电机磁场计算方法,其特征在于,当永磁体的充磁方式为径向充磁时,第三步按照下列方式求解:(1)计及磁极周向分段之间的间隙,将L定义为每极下永磁体所对应的总极弧宽度,αp为极弧系数,p为极对数,它们的关系为 αpr为磁极实际宽度与总极弧宽度的比值,αpr=∑ls(n)/L,ls(n)为各段磁极的极弧宽度,n代表第n段分段磁极,当αpr=1时,表明磁极分段数nseg为1,即磁极不分段;d1表示每相邻两极下间隙的一半, d2表示每极下每段磁极间的间隙:(2)确定ls(n)及各段磁极中线所对应的角度θs(n):将αpm(n)定义为第n段磁极与磁极总宽度的比值,并且满足∑αpm(n)=1,ls(n)=Lαprαpm(n),θs(n)=d1+(n‑1)d2+∑ls(n)‑ls(n)/

2;

(3)永磁体剩余磁化强度的径向分量周期为2π/p,在一个周期内,Mr及Mθ的分段函数分别为:Mθ=0,‑π/p≤θ≤π/p

式中M为剩余磁化强度矢量的幅值,

当磁极分段时,在每块磁极处,即θs(n)–ls(n)/2<θ<θs(n)+ls(n)/2时,M才不为零。

3.根据权利要求2所述的分段斜极表贴式永磁电机磁场计算方法,其特征在于,对步骤(3)中得到的关于Mr和Mθ的分段函数进行傅里叶分解得到如下表达式:Mθk=0。

4.根据权利要求1所述的分段斜极表贴式永磁电机磁场计算方法,其特征在于,当永磁体的充磁方式为平行充磁时,第三步按照下列方式求解:(1)计及磁极周向分段之间的间隙,将L定义为每极下永磁体所对应的总极弧宽度,αp为极弧系数,p为极对数,它们的关系为 αpr为磁极实际宽度与总极弧宽度的比值,αpr=∑ls(n)/L,ls(n)为各段磁极的极弧宽度,n代表第n段分段磁极,当αpr=1时,表明磁极分段数nseg为1,即磁极不分段;d1表示每相邻两极下间隙的一半, d2表示每极下每段磁极间的间隙:(2)确定ls(n)及各段磁极中线所对应的角度θs(n):将αpm(n)定义为第n段磁极与磁极总宽度的比值,并且满足∑αpm(n)=1,ls(n)=Lαprαpm(n),θs(n)=d1+(n‑1)d2+∑ls(n)‑ls(n)/

2;

(3)永磁体剩余磁化强度的切向分量周期为2π/p,在一个周期内,Mr及Mθ的分段函数分别为:式中M为剩余磁化强度矢量的幅值,

当磁极分段时,在每块磁极处,即θs(n)–ls(n)/2<θ<θs(n)+ls(n)/2时,M才不为零。

5.根据权利要求4所述的分段斜极表贴式永磁电机磁场计算方法,其特征在于,对步骤(3)中得到的关于Mr和Mθ的分段函数进行傅里叶分解得到如下表达式:其中,A1k,A2k分别用下式表示: