一种分数槽分布绕组永磁电机Q轴等效磁路分析方法技术

本发明专利技术涉及永磁电机技术领域，具体涉及一种分数槽分布绕组永磁电机Q轴等效磁路分析方法，包括以下步骤：确定Q轴磁路的两个特征位置，并绘制两个特征位置的磁路模型及其等效磁路；确定两个特征位置下关于各部分磁阻以及所属齿磁动势的磁路磁通表达式；根据电机定子绕组排布方式，得到所属齿磁动势；确定每个磁极位置包含的齿数，并分别确定各个磁极位置所属的特征位置以及各个磁极位置所包含齿的所属齿磁动势；计算各部分磁阻；求解磁路磁通表达式，得到磁路磁通，进一步求得整个电机Q轴电感。能够解决现有技术中建模复杂，计算速度慢，分数槽集中绕组和整数槽分布绕组的电机磁路计算方法不适用的问题。计算方法不适用的问题。计算方法不适用的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种分数槽分布绕组永磁电机Q轴等效磁路分析方法


[0001]本专利技术涉及永磁电机
，具体涉及一种分数槽分布绕组永磁电机Q轴等效磁路分析方法。

技术介绍

[0002]永磁同步电机是由永磁体励磁产生同步旋转磁场的同步电机，永磁体作为转子产生旋转磁场，三相定子绕组在旋转磁场作用下通过电枢反应，感应三相对称电流。此时转子动能转化为电能，永磁同步电机作发电机(generator)用；此外，当定子侧通入三相对称电流，由于三相定子在空间位置上相差120，所以三相定子电流在空间中产生旋转磁场，转子旋转磁场中受到电磁力作用运动，此时电能转化为动能，永磁同步电机作电动机(motor)用。
[0003]常规的电机磁路分析方法主要包括有限元法和等效磁路法，近些年随着计算机软件、硬件的迅猛发展，有限元法因其超高计算精度和较低使用门槛已逐渐成为电机设计的主流，但其仍存在计算缓慢、对计算机硬件要求高等缺陷。传统的等效磁路法历史悠久，应用广泛，可快速对多种电机磁路进行分析计算，求解电机中各种参数，其精度在工程允许的误差内也满足设计要求。
[0004]在现有的磁路计算方法中，往往都是针对整数槽分布绕组和分数槽集中绕组进行的分析。整数槽分布绕组每对极下对应的槽数固定，即所有极下的磁路拓朴基本相同，磁路只存在一个位置；分数槽集中绕组磁路则主要求解一极对应一个绕组的情况，位置偏差添加系数进行修正，磁路大体来说也只存在一个位置。这两种极槽配合的磁路分布都与位置无关或关系很小，在计算时不考虑位置变化引起的此路拓扑差异。分数槽分布绕组每极下对应的绕组数为较大的分数，即一个极对应几.几(与分数槽集中绕组的1.几区分)个槽，故转子各个极下的磁路都不相同，很难用一个磁路拓朴解析各个位置的磁路情况，故针对分数槽集中绕组和整数槽分布绕组的电机磁路计算方法不适用。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种分数槽分布绕组永磁电机Q轴等效磁路分析方法，能够解决现有技术中建模复杂，计算速度慢，分数槽集中绕组和整数槽分布绕组的电机磁路计算方法不适用的问题。
[0006]为达到以上目的，本专利技术采取的技术方案是：
[0007]本专利技术提供一种分数槽分布绕组永磁电机Q轴等效磁路分析方法，包括以下步骤：
[0008]确定Q轴磁路的两个特征位置，并绘制两个特征位置的磁路模型及其等效磁路；
[0009]根据两个特征位置磁路模型的等效磁路，确定两个特征位置下关于各部分磁阻以及所属齿磁动势的磁路磁通表达式；
[0010]根据电机定子绕组排布方式，求解定子磁动势关于齿的分布，得到定子齿磁动势；
[0011]按半个单元电机包含的极数把半个单元电机均分成多个磁极位置，确定每个磁极
位置包含的齿数，并分别确定各个磁极位置所属的特征位置以及各个磁极位置所包含齿的所属齿磁动势；
[0012]根据电机定转子具体结构，分别计算各部分磁阻；
[0013]将两个特征位置下的各部分磁阻和各个磁极位置所包含齿的所属齿磁动势代入对应的特征位置的磁路磁通表达式，求解磁路磁通，进一步求得整个电机Q轴电感。
[0014]在一些可选的方案中，所述的确定Q轴磁路的两个特征位置，并绘制两个特征位置的磁路模型及其等效磁路，包括：
[0015]对转子电机进行分析，确定Q轴磁路的两个特征位置，两个特征位置分别为：一个磁极对应个槽和个槽，其中，中Z为电机槽数，p为电机极对数；
[0016]根据磁路分析理论，分别绘制两个特征位置下的磁路模型；
[0017]根据磁路模型绘制出两个特征位置的等效磁路。
[0018]在一些可选的方案中，所述的根据两个特征位置磁路模型的等效磁路，确定两个特征位置下关于各部分磁阻以及所属齿磁动势的磁路磁通表达式，包括：
[0019]利用基尔霍夫定律对两个特征位置磁路模型的等效磁路进行解析计算，列写磁路基尔霍夫方程，即得到两个特征位置下关于各部分磁阻以及所属齿磁动势的磁路磁通表达式。
[0020]在一些可选的方案中，所述的根据电机定转子具体结构，分别计算求解两个特征位置下的各部分磁阻，包括：
[0021]根据定转子各部分尺寸结构，对磁路各部分磁阻进行解析计算，得到两个特征位置下的各部分磁阻。
[0022]在一些可选的方案中，所述的根据定转子各部分尺寸结构，对磁路各部分磁阻进行解析计算，得到两个特征位置下的各部分磁阻，包括：
[0023]对各部分磁阻的整体区块分别进行区域划分，划分成矩形区域和/或不规则的区域；
[0024]对于截面规则的矩形区域，根据矩形磁阻计算公式得到矩形区域磁阻；
[0025]对于任何截面积不规则的区域，采用积分的方式计算得到不规则区域磁阻；
[0026]将所有的矩形区域磁阻和不规则区域磁阻根据串并联关系整合得到该部分磁阻。
[0027]在一些可选的方案中，所述的对于任何截面积不规则的区域，采用积分的方式计算得到不规则区域磁阻，包括：
[0028]按垂直于磁通截面的方向，将长度为l区域的截面积S写为与位置有关的函数S(x)，S(x)为连续函数或者是分段函数；
[0029]不同位置下的磁场密度函数B(x)＝Φ/S(x)，根据已知的μ
r
与B的函数关系μ
r
＝f(B)，可得磁导率函数μ
r
(x)＝f(B(x))＝f(Φ/S(x))，μ
r
为相对磁导率，Φ为磁通量；
[0030]根据矩形磁阻计算公式，积分得到该区域的磁阻表达式或其中，l1、l2、
…
l为长度方向的分段划
分位置，μ0为真空磁导率，μ
r
为铁磁材料相对磁导率。
[0031]在一些可选的方案中，所述的按半个单元电机包含的极数把半个单元电机均分成多个位置，确定每个位置包含的齿数，并确定各个位置分别所属的特征位置，包括：
[0032]将半个单元电机k等分，得到k个磁极位置，k为约分为最简分数后的分母数字，即半个单元电机下的极数；
[0033]按各磁极位置对齿的空间占比进行磁动势分配，当磁极位置中包含的齿数大于等于时，按特征磁路模型对该磁极位置进行计算，反之则按特征磁路模型对该磁极位置进行计算，以确定半个单元电机下k个磁极位置中各个所属齿的所属齿磁动势。
[0034]在一些可选的方案中，根据各个位置分别所属的特征位置，将两个特征位置下的各部分磁阻和半个单元电机下各个位置的所属齿磁动势代入对应的特征位置的磁路磁通表达式，求解磁路磁通，可进一步求得整个电机Q轴电感，包括：
[0035]根据各个位置分别所属的特征位置，将两个特征位置下的各部分磁阻和半个单元电机下各个齿在对应磁极位置的所属齿磁动势代入对应的特征位置的磁路磁通表达式，求解磁路磁通表达式得到半个单元电机中各个磁极位置的主磁通；
[0036]根据半个单元电机中各个磁极位置的主磁通，得到半个单元电机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分数槽分布绕组永磁电机Q轴等效磁路分析方法，其特征在于，包括以下步骤：确定Q轴磁路的两个特征位置，并绘制两个特征位置的磁路模型及其等效磁路；根据两个特征位置磁路模型的等效磁路，确定两个特征位置下关于各部分磁阻以及所属齿磁动势的磁路磁通表达式；根据电机定子绕组排布方式，求解定子磁动势关于齿的分布，得到定子齿磁动势；按半个单元电机包含的极数把半个单元电机均分成多个磁极位置，确定每个磁极位置包含的齿数，并分别确定各个磁极位置所属的特征位置以及各个磁极位置所包含齿的所属齿磁动势；根据电机定转子具体结构，分别计算各部分磁阻；将两个特征位置下的各部分磁阻和各个磁极位置所包含齿的所属齿磁动势代入对应的特征位置的磁路磁通表达式，求解磁路磁通，进一步求得整个电机Q轴电感。2.如权利要求1所述的分数槽分布绕组永磁电机Q轴等效磁路分析方法，其特征在于，所述的确定Q轴磁路的两个特征位置，并绘制两个特征位置的磁路模型及其等效磁路，包括：对电机进行分析，确定Q轴磁路的两个特征位置，两个特征位置分别为：一个磁极对应个槽和个槽，其中，中Z为电机槽数，p为电机极对数；根据磁路分析理论，分别绘制两个特征位置下的磁路模型；根据磁路模型绘制出两个特征位置的等效磁路。3.如权利要求1所述的分数槽分布绕组永磁电机Q轴等效磁路分析方法，其特征在于，所述的根据两个特征位置磁路模型的等效磁路，确定两个特征位置下关于各部分磁阻以及所属齿磁动势的磁路磁通表达式，包括：利用基尔霍夫定律对两个特征位置磁路模型的等效磁路进行解析计算，列写磁路基尔霍夫方程，即得到两个特征位置下关于各部分磁阻以及所属齿磁动势的磁路磁通表达式。4.如权利要求1所述的分数槽分布绕组永磁电机Q轴等效磁路分析方法，其特征在于，所述的根据电机定转子具体结构，分别计算求解两个特征位置下的各部分磁阻，包括：根据定转子各部分尺寸结构，对磁路各部分磁阻进行解析计算，得到两个特征位置下的各部分磁阻。5.如权利要求4所述的分数槽分布绕组永磁电机Q轴等效磁路分析方法，其特征在于，所述的根据定转子各部分尺寸结构，对磁路各部分磁阻进行解析计算，得到两个特征位置下的各部分磁阻，包括：对各部分磁阻的整体区块分别进行区域划分，划分成矩形区域和/或不规则的区域；对于截面规则的矩形区域，根据矩形磁阻计算公式得到矩形区域磁阻；对于任何截面积不规则的区域，采用积分的方式计算得到不规则区域磁阻；将所有的矩形区域磁阻和不规则区域磁阻根据串并联关系整合得到该部分磁阻。6.如权利要求5所述的分数槽分布绕组永磁电机Q轴等效磁路分析方法，其特征在于，所述的对于任何截面积不规则的区域，采用积分的方式计算得到不规则区域磁阻，包括：按垂直于磁通截面的方向，将长度为l区域的截面积S写为与位置有关的函数S(x)，S(x)为连续函数或者...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐百川，孙宋君，王翼，黄煜昊，罗超月岭，杨凯，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：