一种基于谐波编辑的永磁电机多级磁场调制设计方法与拓扑结构技术

技术编号:46168793 阅读:17 留言:0更新日期:2025-08-22 18:34
本发明专利技术涉及电机设计技术领域,具体公开了一种基于谐波编辑的永磁电机多级磁场调制设计方法与拓扑结构,基于谐波编辑的多级磁场调制设计方法包括:当电机永磁磁场单独作用时,分析永磁体在转子上的磁通路径,依据磁通路径建立永磁磁场的数学模型,依据数学模型建立永磁磁动势的参数式;分析定子上调制齿的分布特点,依据永磁磁通在定子齿以及气隙中的磁通路径建立数学模型,进而得到气隙磁导参数式;由永磁磁动势和气隙磁导的参数表达式推导出气隙磁密的表达式,并推导输出扭矩的解析表达式。本发明专利技术基于输出扭矩的解析表达式,将电机的谐波特性与具体设计参数相关联,依据对输出扭矩的提升效果将调制方法分成三级,并依据三级调制思路,分类电机拓扑设计方法,进而指导永磁电机的高扭矩设计。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到一种基于谐波编辑的永磁电机多级磁场调制设计方法与拓扑结构,属于电机设计领域,具体适用于智能机器人关节电机、风力发电、索道牵引等要求低速大扭矩的电机系统。


技术介绍

1、传统永磁同步电机和感应电机在低速大扭矩或宽速域运行场景中存在局限性,如永磁电机弱磁控制困难、感应电机效率偏低等。磁场调制电机通过引入调制极结构,利用磁场谐波效应实现非接触式变速传动,兼具永磁电机的高效性和磁阻电机的可靠性,成为新型电机研究的热点。

2、其技术起源可追溯至20世纪末的磁齿轮研究,2010年后与永磁电机技术融合,衍生出磁场调制型永磁电机。该类电机通过气隙磁场调制作用,实现低速大扭矩输出,在机器人关节、风力发电、电动汽车和航空航天等领域展现出显著优势。随着多物理场耦合设计、谐波优化等关键技术的突破,磁场调制电机在解决高扭矩脉动、低功率因数等挑战中不断进步,成为下一代高性能电机的重要发展方向。当前研究聚焦于拓扑创新、调制机理深化及产业化应用,以应对“双碳”目标下能源装备升级的迫切需求。

3、然而,磁场调制电机的工作原理不同于传统永磁同步电机,由本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于谐波编辑的永磁电机多级磁场调制设计方法,所述永磁电机包括缠绕有绕组的定子铁芯、表贴式永磁体、转子铁芯以及调制齿,其特征在于,所述方法包括:

2.如权利要求1所述的一种基于谐波编辑的永磁电机多级磁场调制设计方法,其特征在于,所述S1中,永磁磁动势的参数表达式如下所示:

3.如权利要求1所述的一种基于谐波编辑的永磁电机多级磁场调制设计方法,其特征在于,所述S2中,气隙磁导的参数表达式如下所示:

4.如权利要求1所述的一种基于谐波编辑的永磁电机多级磁场调制设计方法,其特征在于,所述S3中,气隙磁密B的参数表达式如下所示:>

5.如权利要...

【技术特征摘要】

1.一种基于谐波编辑的永磁电机多级磁场调制设计方法,所述永磁电机包括缠绕有绕组的定子铁芯、表贴式永磁体、转子铁芯以及调制齿,其特征在于,所述方法包括:

2.如权利要求1所述的一种基于谐波编辑的永磁电机多级磁场调制设计方法,其特征在于,所述s1中,永磁磁动势的参数表达式如下所示:

3.如权利要求1所述的一种基于谐波编辑的永磁电机多级磁场调制设计方法,其特征在于,所述s2中,气隙磁导的参数表达式如下所示:

4.如权利要求1所述的一种基于谐波编辑的永磁电机多级磁场调制设计方法,其特征在于,所述s3中,气隙磁密b的参数表达式如下所示:

5.如权利要求1所述的一种基于谐波编辑的永磁电机多级磁场调制设计方法,其特征在于,所述s4中,永磁电机采用一级磁场调制,其磁导函数表达式如下所示:

6.如权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员:戴嘉榕杜康康沈芃灰罗语轩阙少杰张子诺刘琦张硕潘振宁
申请(专利权)人:常州工业职业技术学院
类型:发明
国别省市:

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