一种降低永磁电机振动的混合永磁体结构设计方法技术

本发明专利技术公开了一种降低永磁电机振动的混合永磁体结构设计方法，解决了永磁电机振动过大的问题。该方法是采用两种或多种剩磁密度不同的永磁材料，采用合适的参数组合成所需混合永磁体，充磁时对混合永磁体采用最大剩磁密度进行充磁。永磁电机采用混合永磁体结构后，可显著降低永磁磁场谐波含量，提升电机气隙磁场正弦度，进而削弱由永磁磁场作用产生的低空间阶次径向电磁力密度，降低电机电磁振动，明显改善电机振动过大的问题。改善电机振动过大的问题。改善电机振动过大的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种降低永磁电机振动的混合永磁体结构设计方法


[0001]本专利技术涉及到一种降低永磁电机振动的混合永磁体结构设计方法，属于低振动永磁同步电机应用领域。

技术介绍

[0002]永磁电机由于具有高功率密度、高效率等特点，已经广泛应用于航空航天、舰船推进和电动汽车等领域。然而，传统永磁电机由于气隙磁场正弦性较低，容易产生丰富的磁密谐波，进而产生较大的径向电磁力谐波，导致电机产生较大的振动，影响电机的平稳运行。目前主要是采用改变转子、永磁体和定子结构和形状实现电机低振动性能，然而传统方法在具体实施上具有一定的局限性，同时对电机运行性能具有一定的影响。
[0003]文献基于分段交错不等磁极的表贴式永磁电机极频振动的削弱[J].电工技术学报,2023,38(04):945
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956.介绍了一种分段交错不等磁极结构降低电机振动的方法，该方法将磁极在轴向方向等分成两段，在磁通密度过零区域将磁极进行轴向偏移改善气隙磁场。但是该方法会增加永磁体的安装难度，其轴向上会产生不平衡轴向力，影响电机的平稳运行，同时，该方法会增加磁通密度过零区域本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种降低永磁电机振动的混合永磁体结构设计方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤1，确定传统永磁电机的尺寸参数，包括槽极配比、定子内外径尺寸、定转子气隙长度、传统永磁体的极弧系数和厚度等参数；步骤2，对传统电机进行建模，采用有限元对所建模型进行仿真，求解电磁力并进行谐波分析，确定引起电机振动的主要振动阶次和永磁磁密谐波阶次；步骤3，根据电机尺寸参数，确定混合永磁体结构模型，永磁体混合块数和永磁体种类；步骤4，利用解析法构建混合永磁体的磁动势表达式，采用数值法对混合永磁体结构的磁动势进行谐波分析；步骤5，采用多目标遗传算法降低永磁体磁动势谐波含量，确定混合永磁体结构中各项变量参数；步骤6，将优化后的混合永磁体结构模型导入有限元软件进行仿真，计算永磁磁密谐波与电磁力谐波；步骤7，将电机三维模型与电磁模型在有限元软件中进行多物理场耦合，进行电机振动分析，得到混合永磁体结构的振动结果，验证本发明的有效性。2.根据权利要求1所述的一种降低永磁电机振动的混合永磁体结构设计方法，其特征在于，所述步骤1中，采用的电机为48槽/8极永磁同步电机，包含定子、绕组、永磁体、转子等四个部分；最外层为定子，定子槽中包含绕组，最内层为转子，永磁体粘接在转子外表面；绕组结构为单层模块化双三相互差30
°
配置；其中传统结构永磁体采用钐钴永磁体SmCo32。3.根据权利要求1所述的一种降低永磁电机振动的混合永磁体结构设计方法，其特征在于，所述步骤2中，电机主要振动是6倍频处的二阶振动和12倍频处的零阶振动；其中12倍频处的零阶振动主要是永磁体基波4次与44次谐波，永磁体12次谐波与36次谐波，永磁体20次谐波和28次谐波作用产生；其中6倍频处的二阶振动主要是永磁体20次与电枢26次、30次，永磁体28次与电枢26次谐波作用产生。4.根据权利要求1所述的一种降低永磁电机振动的混合永磁体结构设计方法，其特征在于，所述步骤3中，所采用的混合永磁体结构为中间部分是剩磁高的钐钴永磁体SmCo32，其剩磁为1.13T；两侧是剩磁较低的钐钴永磁体SmCo24，其剩磁为1.01T；混合永磁体在充磁前用胶水粘合，并以最大剩磁1.13T对混合后的永磁体进行平行充磁。5.根据权利要求1所述的一种降低永磁电机振动的混合永磁体结构设计方法，其特征在于，所述步骤4中，混合永磁体结构的永磁体磁化长度表达式l
c
为：其中l
c
为永磁体磁化长度；R为永磁体外圆半径；θ为混合永磁体变化角度；h
pm
为永磁体高度；α
p
为极弧系数；p为极对数。6.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵文祥，何庆军，田伟，孙玉华，吉敬华，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：