【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电机电磁力及电磁噪声仿真计算技术，具体为一种永磁同步电机定子网格节点阶次电磁力获取方法。
技术介绍
1、近年来，新能源汽车迅猛发展，并逐渐成为市场主流。无论是纯电动、混合动力还是燃料电池汽车，其动力系统都离不开电机，其中又以永磁同步电机的应用最为广泛。随着消费者对汽车乘坐舒适性的要求不断提高，电机的噪声问题已成为汽车制造厂商普遍关心和亟待解决的问题。如果能在设计阶段对电机的噪声进行准确计算和优化，便可大大缩短开发周期和降低开发成本，然而非稳态工况下电磁噪声的快速计算是目前电机电磁噪声计算的一大难点，关键在于电磁力的计算和处理。
2、目前关于非稳态工况电磁噪声的计算主要采用多个转速点离散计算的方式，例如需要计算转速从0-10000r/min这一加速过程的电磁噪声，则可以每隔500r/min取一个仿真转速点(总共20个转速点)，分别计算每个转速点对应的电磁噪声，该方法属于电磁力时域加载法，本质上还是稳态转速计算，耗时很长。
3、此外还有电磁力频域加载法，例如专利号为zl202110764047.5的专利技术专利公开的“永磁同步电机加减速工况电磁力计算方法、系统及存储介质”，其中的永磁同步电机加减速工况电磁力计算方法将每个定子齿面上受到的电磁力进行积分运算得到一个集中力，该集中力改变了实际电磁力的分布特性，这会带来一定的计算误差。
4、综上，目前关于非稳态工况电磁噪声的计算方法主要有两大类：一是通过多个转速点的离散计算来模拟非稳态过程，每个转速点的电磁力和电磁噪声均需要单独计算，耗时很
技术实现思路
1、为了解决多转速离散计算模拟非稳态过程耗时长，以及将定子齿面的分布电磁力积分为集中力误差大的问题，本专利技术提出了一种永磁同步电机定子网格节点阶次电磁力获取方法，所述永磁同步电机定子网格节点阶次电磁力获取方法可以快速准确获取定子上每个网格节点受到的随转速变化的阶次电磁力，该节点阶次电磁力可以反映电磁力的分布特性并且只需要加载一次便可以计算非稳态工况下的电磁噪声，计算精度和计算效率大大提升。
2、本专利技术解决上述技术问题的技术方案是：
3、一种永磁同步电机定子网格节点阶次电磁力获取方法，包括以下步骤：
4、s1、根据给定的电机几何模型和给定的电机参数，在电磁仿真软件中建立电机瞬态电磁场仿真分析有限元模型；
5、s2、根据给定的运行工况，选取恒转矩区和恒功率区内的稳定转速点，并对选取的稳定转速点进行电磁力仿真；
6、s3、通过数据处理软件读取定子网格文件，并选取定子齿面网格节点作为目标网格节点；
7、s4、根据步骤s2的仿真结果，获取目标网格节点在各转速点受到的时域电磁力；
8、s5、将时域电磁力进行快速傅里叶变换，得到电磁力频谱；
9、s6、从电磁力频谱中提取相应频率的电磁力谐波，得到每个目标网格节点随转速变化的阶次电磁力；
10、s7、对步骤s6得到的每个目标网格节点随转速变化的阶次电磁力进行扩充，得到满足频率分辨率要求的阶次电磁力；
11、s8、生成适用于频域加载的随转速变化的定子网格节点阶次电磁力文件。优选的，在步骤s1中，电机瞬态电磁场仿真分析有限元模型的构建步骤为：
12、s11、在电磁仿真软件中导入给定的电机几何模型，由于电机磁场沿径向平面闭合，因此只需建立二维平面模型，此外电机沿圆周方向具有周期性，只要建立半个单元电机模型；
13、s12、根据给定的硅钢片材料和永磁体材料参数，给定子、转子铁心和永磁体赋予相应的材料；根据给定的电流参数设置电路激励；
14、s13、设置运动边界条件和周期边界条件，设置求解步数和步长，并进行网格划分，得到永磁同步电机瞬态电磁场仿真有限元模型。
15、优选的，在步骤s2中，选取恒转矩区内的一个稳定转速点，选取规则为：选取给定工况的恒转矩区对应转速范围的中间转速点作为仿真转速点；选取恒功率区内的多个稳定转速点，选取规则为：根据计算精度和计算效率的要求，每隔一定转速选取一个稳定转速点进行电磁力仿真。
16、优选的，在步骤s2中，在进行恒转矩区和恒功率区多个不同转速的电磁力仿真时，需要保证所采用电机几何模型的定子网格完全一致；在电磁力仿真结束后，导出对应转速下的包含定子网格节点信息和电磁力信息的unv格式的文件。
17、优选的，在步骤s3中，目标网格节点的选取步骤为；
18、s31、采用数据处理软件读取步骤s2导出的恒转矩区的unv文件，获取每个定子网格节点的位置信息；
19、s32、每个定子网格节点到定子轴线的距离定义为l1，定子铁心内表面的半径为r，选取符合以下标准的定子网格节点作为目标网格节点：该距离l1等于定子内表面的半径r。
20、优选的，在步骤s4中，采用数据处理软件依次读取步骤s2导出的不同转速下的包含定子网格节点信息和电磁力信息的unv格式的文件，以获取每个目标网格节点在不同转速下受到的时域电磁力。
21、优选的，在步骤s5中，将步骤s4得到的每个目标网格节点在不同转速下受到的时域电磁力进行快速傅里叶变换，得到每个目标网格节点在不同转速下受到的电磁力频谱。
22、优选的，在步骤s6中，根据电机噪声的主要阶次，从每个目标网格节点在不同转速点的电磁力频谱中提取相应频率的电磁力谐波，从而得到每个目标网格节点随转速变化的阶次电磁力。
23、优选的，所述步骤s7的具体步骤为：
24、s71、根据电机的运行转速区间和恒转矩区的最高转速，并结合电机噪声的主要阶次，确定主要阶次电磁力在恒转矩区和恒功率区的频率范围；
25、s72、对于恒转矩区，由于只仿真了一个稳定转速点的电磁力，因此需要对该电磁力进行扩充，以得到整个恒转矩区内满足频率分辨率要求的阶次电磁力；具体步骤为：对于任意阶次电磁力，其幅值在恒转矩区内均保持固定不变，该幅值的大小为在恒转矩区内的仿真转速点的电磁力频谱中对应谐波的幅值大小；
26、s73、对于恒功率区，由于仿真了多个不同稳定转速点的电磁力，为了得到整个恒功率区内满足频率分辨率要求的阶次电磁力，需要对恒功率区内的电磁力进行扩充；具体步骤为：通过相邻仿真转速点的阶次电磁力进行线性插值以得到其他没有仿真的转速点的阶次电磁力。
27、优选的，在步骤s8中，将步骤s3得到的定子网格节点位置信息数据和步骤s7得到的每个网格节点随转速变化的阶次电磁力数据按照unv文件的格式写入目标文件，最终生成适用于频域加载的随转速变化的定子网格节点阶次电磁力文件。
28、本专利技术与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
29、本专利技术的永磁同步电机定子网格节点阶次电磁力获取方法可以快速准确获取定子齿面网格节点受到的随转速本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种永磁同步电机定子网格节点阶次电磁力获取方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的永磁同步电机定子网格节点阶次电磁力获取方法，其特征在于，在步骤S1中，电机瞬态电磁场仿真分析有限元模型的构建步骤为：
3.根据权利要求1所述的永磁同步电机定子网格节点阶次电磁力获取方法，其特征在于，在步骤S2中，选取恒转矩区内的一个稳定转速点，选取规则为：选取给定工况的恒转矩区对应转速范围的中间转速点作为仿真转速点；选取恒功率区内的多个稳定转速点，选取规则为：根据计算精度和计算效率的要求，每隔一定转速选取一个稳定转速点进行电磁力仿真。
4.根据权利要求1所述的永磁同步电机定子网格节点阶次电磁力获取方法，其特征在于，在步骤S2中，在进行恒转矩区和恒功率区多个不同转速的电磁力仿真时，需要保证所采用电机几何模型的定子网格完全一致；在电磁力仿真结束后，导出对应转速下的包含定子网格节点信息和电磁力信息的unv格式的文件。
5.根据权利要求1所述的永磁同步电机定子网格节点阶次电磁力获取方法，其特征在于，在步骤S3中，目标网格节点的选取步骤为；
6.根据权利要求4所述的永磁同步电机定子网格节点阶次电磁力获取方法，其特征在于，在步骤S4中，采用数据处理软件依次读取步骤S2导出的不同转速下的包含定子网格节点信息和电磁力信息的unv格式的文件，以获取每个目标网格节点在不同转速下受到的时域电磁力。
7.根据权利要求6所述的永磁同步电机定子网格节点阶次电磁力获取方法，其特征在于，在步骤S5中，将步骤S4得到的每个目标网格节点在不同转速下受到的时域电磁力进行快速傅里叶变换，得到每个目标网格节点在不同转速下受到的电磁力频谱。
8.根据权利要求1所述的永磁同步电机定子网格节点阶次电磁力获取方法，其特征在于，在步骤S6中，根据电机噪声的主要阶次，从每个目标网格节点在不同转速点的电磁力频谱中提取相应频率的电磁力谐波，从而得到每个目标网格节点随转速变化的阶次电磁力。
9.根据权利要求3所述的永磁同步电机定子网格节点阶次电磁力获取方法，其特征在于，所述步骤S7的具体步骤为：
10.根据权利要求1所述的永磁同步电机定子网格节点阶次电磁力获取方法，其特征在于，在步骤S8中，将步骤S3得到的定子网格节点位置信息数据和步骤S7得到的每个网格节点随转速变化的阶次电磁力数据按照unv文件的格式写入目标文件，最终生成适用于频域加载的随转速变化的定子网格节点阶次电磁力文件。
...【技术特征摘要】
1.一种永磁同步电机定子网格节点阶次电磁力获取方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的永磁同步电机定子网格节点阶次电磁力获取方法，其特征在于，在步骤s1中，电机瞬态电磁场仿真分析有限元模型的构建步骤为：
3.根据权利要求1所述的永磁同步电机定子网格节点阶次电磁力获取方法，其特征在于，在步骤s2中，选取恒转矩区内的一个稳定转速点，选取规则为：选取给定工况的恒转矩区对应转速范围的中间转速点作为仿真转速点；选取恒功率区内的多个稳定转速点，选取规则为：根据计算精度和计算效率的要求，每隔一定转速选取一个稳定转速点进行电磁力仿真。
4.根据权利要求1所述的永磁同步电机定子网格节点阶次电磁力获取方法，其特征在于，在步骤s2中，在进行恒转矩区和恒功率区多个不同转速的电磁力仿真时，需要保证所采用电机几何模型的定子网格完全一致；在电磁力仿真结束后，导出对应转速下的包含定子网格节点信息和电磁力信息的unv格式的文件。
5.根据权利要求1所述的永磁同步电机定子网格节点阶次电磁力获取方法，其特征在于，在步骤s3中，目标网格节点的选取步骤为；
6.根据权利要求4所述的永磁同步电机定子网格节点阶次电磁力获取方法，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴双龙，杨沄瑾，齐龙，林彩霞，陈少涛，黄昱燊，何继瀚，杨骏达，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：发明
国别省市：
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