The invention provides an analytical method for air gap magnetic field of surface mounted permanent magnet synchronous motor. Based on equivalent magnetic circuit model and conformal transformation method, the permeability parameters in conformal transformation method are modified by establishing the equivalent magnetic circuit model of the whole motor, and the magnetic saturation effect of stator silicon steel sheet is considered in the process. Thus, many beneficial effects have been achieved to improve the analytical calculation accuracy of air gap magnetic field under different working conditions.
【技术实现步骤摘要】
一种表贴式永磁同步电机气隙磁场的解析方法
本专利技术涉及电机电磁场解析领域,尤其涉及基于等效磁路和保角变换法来确定各种绕组形式、各种极槽配合结构的表贴式永磁同步电机气隙磁场。
技术介绍
气隙磁场对永磁同步电机性能的影响至关重要,在现有确定气隙磁场的方法中,有限元法的计算精确度较高,但仿真时间较长,且不易嵌入到电机优化设计程序中,尤其是在电机初始设计阶段涉及到大量工作点的迭代计算,使得计算工作量成倍增加。与有限元方法相比,解析计算方法的计算精度能够满足电机初始设计阶段的要求,且耗时少,易于嵌入到电机优化设计程序中进行快速计算。目前气隙磁场的常用解析计算方法还包括傅里叶级数法、保角变换法和等效磁路法等。傅里叶级数法是基于子域模型和分离变量法对电磁场进行研究,边界条件复杂,求解时间长,而保角变换法和等效磁路法相对简单,保角变换法认为定子硅钢片的磁导率为一较大的固定常数,未考虑硅钢片的非线性磁饱和特性,导致气隙磁场在磁饱和状态下的计算误差增大,而等效磁路法是从磁路角度对电机的电磁场进行计算,易于得到考虑磁饱和影响的各节点磁密,但较难得到电机的磁密波形分布。因此,本领域中尚需要一种考虑定子硅钢片磁饱和效应的电机气隙磁场解析计算方法,以保证电机在不同工况下气隙磁场的精确解析计算,提高电机的设计精度。
技术实现思路
针对上述本领域中存在的技术问题,本专利技术提供了一种表贴式永磁同步电机气隙磁场的解析方法,基于等效磁路模型和保角变换法实现,其具体包括以下步骤:步骤一、在电机中选取求解区域,基于电机磁路中的磁源、磁阻和漏磁建立整个电机的等效磁路模型。步骤二、根据所述步骤一中建立 ...
【技术保护点】
1.一种表贴式永磁同步电机气隙磁场的解析方法:具体包括以下步骤:步骤一、在电机中选取求解区域,基于电机磁路中的磁源、磁阻和漏磁建立整个电机的等效磁路模型;步骤二、根据所述步骤一中建立的所述等效磁路模型,基于定转子内部磁密和铁心材料的磁化特性求解所述模型中各节点的气隙磁密和磁导率;步骤三、基于所述步骤二中得到的气隙磁密和磁导率,对基于保角变换法求解气隙磁场过程中的磁导率参数进行修正;步骤四、利用所述保角变换法求解得到气隙磁场。
【技术特征摘要】
1.一种表贴式永磁同步电机气隙磁场的解析方法:具体包括以下步骤:步骤一、在电机中选取求解区域,基于电机磁路中的磁源、磁阻和漏磁建立整个电机的等效磁路模型;步骤二、根据所述步骤一中建立的所述等效磁路模型,基于定转子内部磁密和铁心材料的磁化特性求解所述模型中各节点的气隙磁密和磁导率;步骤三、基于所述步骤二中得到的气隙磁密和磁导率,对基于保角变换法求解气隙磁场过程中的磁导率参数进行修正;步骤四、利用所述保角变换法求解得到气隙磁场。2.如权利要求1所述的方法,其特征在于:所述步骤一中所述的在电机中选取求解区域,具体包括:根据电机结构的对称性,选取一对磁极范围下的电机结构作为求解区域,以电机定子齿为单位,将电机划分为与定子齿数相同的等量单元,以每定子齿所在的区域为研究对象。3.如权利要求1所述的方法,其特征在于:所述步骤一中的基于电机磁路中的磁源、磁阻和漏磁建立整个电机的等效磁路模型,具体包括:以定子齿和相邻磁极中心线对应位置为起始角度,得到电机永磁体向外磁路提供的总磁通为:式中,Br为永磁体剩磁,Sy为永磁体磁动势的极性,以永磁体N极为正,S极为负,Cmn为总磁通的修正系数,tmag为磁极在定子齿中所占比例,Da为定子外径,δ为气隙长度,hm为永磁体厚度,La为永磁体轴向长度,Q为槽数,随定转子间相对位置的变化而变化;永磁体磁阻由内磁阻、端部漏磁阻和极间漏磁阻相互组成:式中,Rmi为永磁体磁阻,Rmni为永磁体内磁阻,Rmbi为永磁体端部漏磁阻,Ryji为相邻磁极间漏磁阻,θ0为相邻两永磁体间的电角度,θs为每个齿所占电角度,θr为转子转动角度,根据永磁体磁极的对称性将转子角度θ从(-180°,180°)转化到(-90°,90°)范围内,θm为磁极在电机中所占的电角度;定子铁心磁阻分为轭部磁阻和齿部磁阻,所述齿部磁阻分为齿尖磁阻和齿磁阻两部分,第i个单元定子铁心磁阻分别由下式计算:式中,Rtj_i为定子齿尖磁阻,Rt_i为定子齿部磁阻,Rj_i为定子轭部磁阻,htji、hti、hji分别为定子齿尖、齿部和轭部的高度,btji、bti、bji分别为定子齿尖、齿部和轭部的有效宽度,μFeji、μtdi、μji分别为定子齿尖、齿部和轭部的相对磁导率,KFe为定子硅钢片的叠压系数,Lef为电机铁心计算长度,μ0为气隙磁导率。4.如权利要求3所述的方法,其特征在于:所述步骤二具体包括:在所述等效磁路模型的每个节点...
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