一种轴向磁场永磁记忆电机不对称轴向电磁力波计算方法技术

本发明专利技术公开了一种轴向磁场永磁记忆电机不对称轴向电磁力波计算方法，其主要包括确定求解坐标系、针对气隙和Halbach阵列永磁体不同求解区域对电机分别建立泊松方程与拉普拉斯方程，在求得拉普拉斯通解基础上，依据空载磁场解析模型应满足的边界条件，对静态轴向气隙磁密与周向气隙磁密进行求解。在电机运行过程中，对Halbach阵列永磁体磁动势进行计算；电机通入三相对称正弦电流时，分别计算单相绕组所产生的磁动势与三相绕组所产生的磁动势；在考虑气隙磁导率的情况下，推导计算电机轴向气隙磁场分布公式。在忽略气隙磁场饱和的情况下，根据麦克斯韦张量方程，计算作用在轴向磁场永磁记忆电机单位面积上的轴向电磁力。场永磁记忆电机单位面积上的轴向电磁力。场永磁记忆电机单位面积上的轴向电磁力。

【技术实现步骤摘要】
一种轴向磁场永磁记忆电机不对称轴向电磁力波计算方法


[0001]本专利技术属于驱动电机领域，具体涉及一种轴向磁场永磁记忆电机不对称轴向电磁力波计算方法。

技术介绍

[0002]电机振动噪声(NVH)是电机的性能指标之一，尤其在电动汽车驱动电机设计中，电机及电驱系统的NVH性能成为当前关注热点之一。电机噪声主要包含三大类:电磁噪声、机械噪声以及空气动力噪声，其中电磁噪声是指电磁力作用在定转子间的气隙中，产生旋转力波或脉动力波使定子产生振动而辐射的噪声。永磁同步电机由于追求高功率密度、轻量小型化以及宽范围调速设计，其转子结构复杂、刚度低，电磁振动噪声的抑制难度加大。
[0003]现有的计算电磁力波的解析方法有很多，多位学者基于定性分析方法提出了电磁力谐波的解析计算方法，众多研究人员计算对比了不同电机结构形状以及极槽配合等因素对电机电磁力波的影响，但大多数为径向电机电磁力波计算方法，针对轴向电机电磁力波解析计算的方法很少。

技术实现思路

[0004]为了解决上述
技术介绍
提到的技术问题，本专利技术提出了一种轴向磁场永磁记忆电机不本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轴向磁场永磁记忆电机不对称轴向电磁力波计算方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、根据实际电机模型，确定求解坐标系，针对气隙和Halbach阵列永磁体不同求解区域对电机分别建立泊松方程与拉普拉斯方程；S2、在求得拉普拉斯方程通解的基础上，依据空载磁场解析模型应满足的边界条件对静态轴向气隙磁密与周向气隙磁密进行求解；S3、在电机运行过程中，计算电机Halbach阵列永磁体磁动势；电机通入三相对称正弦电流时，分别计算单相绕组所产生的磁动势与三相绕组所产生的磁动势；S4、根据气隙磁导率，计算电机轴向气隙磁场分布，得到轴向磁场永磁记忆电机气隙磁场表达式；S5、根据麦克斯韦张量方程，计算作用在单位气隙面积上的轴向电磁力，对计算得出的每一项电磁力波分别计算时间和空间谐波。2.根据权利要求1所述一种轴向磁场永磁记忆电机不对称轴向电磁力波计算方法，其特征在于，步骤S1具体包括：根据电机外观与尺寸要求，建立二维直角坐标系；根据二维直角坐标系，设Halbach阵列永磁体中轴向充磁函数为偶函数，轴向充磁函数为奇函数；轴向磁场永磁记忆电机Halbach阵列永磁体的充磁函数公式表达为：式中，表示周向充磁函数傅里叶级数的系数；表示轴向充磁函数傅里叶级数的系数；p为电机极对数；r为电机半径；n表示充磁奇函数，且n＝1,3,5
…
；Halbach阵列的轴向充磁系数α
r
公式表达如下：式中，τ
y
表示轴向充磁永磁体的宽度；τ
p
表示极距；p为电机极对数；r为电机半径；永磁体内部的磁通密度B1和气隙处磁通密度B2公式表示为：B1＝B
r
+μH1＝μ0M+μ0μ
r
H2B2＝μ0H2式中，Br为永磁体剩磁；μ
r
为永磁体的相对磁导率；μ0为真空磁导率；H1、H2分别为各个区域的磁场强度；Halbach阵列永磁体区域，即泊松方程公式表达如下：式中，为永磁体区域磁通；μ
r
为永磁体的相对磁导率；x和y分别是x轴和y轴的坐标；
divM为充磁函数M的散度；轴向磁场记忆电机气隙区域，即拉普拉斯方程公式表达如下：式中，为气隙域磁通；x和y分别是x轴和y轴的坐标。3.根据权利要求1所述一种轴向磁场永磁记忆电机不对称轴向电磁力波计算方法，其特征在于，步骤S2具体包括：S21、根据磁场强度表达式与Halbach阵列的轴向充磁系数、永磁体内部的磁通密度B1以及气隙处磁通密度B2联合求解，得到拉普拉斯方程通解公式表达如下：联合求解，得到拉普拉斯方程通解公式表达如下：联合求解，得到拉普拉斯方程通解公式表达如下：式中，C1为第一待定系数；C2为第二待定系数；C3为第三待定系数；C4为第四待定系数；这四个系数取决于等效模型的边界条件；表示拉普拉斯方程通解指数函数部分；n表示充磁奇函数；p表示电机极对数；r表示电机半径；所述磁场强度表达式为：所述磁场强度表达式为：式中，H
x
为x轴方向的磁场强度，H
y
为y轴方向的磁场强度；S22、根据空载磁场解析模型边界条件计算拉普拉斯通解系数，公式表达如下：S22、根据空载磁场解析模型边界条件计算拉普拉斯通解系数，公式表达如下：S22、根据空载磁场解析模型边界条件计算拉普拉斯通解系数，公式表达如下：C4＝
‑
C3式中，M
n
为永磁体充磁函数；h
m
为永磁体高度；g为气隙1长度；Δ＝μ
r
cosh(u
n
h
m
)sinh(u
n
g)+cosh(u
n
g)sinh(u
n
h
m
)其中空载磁场解析模型边界条件公式表达如下：H
x2
|
y＝0
＝0
式中，H
X1
、H
X2
为x坐标轴的磁场强度；B
y1
为y轴的磁密；H
y2
为y轴磁场强度；S23、根据S22所求得拉普拉斯系数解，计算轴向磁场永磁记忆电机的气隙磁密的轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹永娟，李康，冯亮亮，毛瑞，顾迪，张伟，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：