[发明专利]一种低电磁转矩脉动和低噪声的转子及其参数化建模方法

说明书

本发明公开了一种低电磁转矩脉动和低噪声的转子及其参数化建模方法，涉及电机技术领域，其中转子结构包括转子铁芯，该转子铁芯内沿其周向均匀设置有多个磁极，各所述磁极均由两个磁钢形成，所述转子铁芯内于相邻两个磁极之间设置有隔磁桥，所述转子铁芯的外轮廓被切削为分段反余弦函数曲线，该种转子结构能够有效降低电磁转矩脉动，此外，由于气隙磁密的正弦化，使得气隙磁密的谐波幅值减小，因此电磁径向力得到削减，达到电机的减振降噪。

技术领域

本发明涉及电机技术领域，尤其是涉及一种低电磁转矩脉动和低噪声的转子及其参数化建模方法。

背景技术

近年来，随着电动汽车的飞速发展，人们对驾驶舒适性的要求也越来越高。噪声、振动与声振粗糙度是汽车最重要的性能指标之一。驱动电机作为电动汽车的关键部件之一，其性能决定了电动汽车的主要性能。

永磁同步电机具有结构简单、运行可靠、损耗低、效率高、尺寸灵活等优点，广泛应用于电动汽车的驱动中。而电机的振动与噪声是当前亟待解决的问题之一。电机噪声的来源大致可分为三类:空气动力学噪声、机械噪声和电磁噪声。对于永磁同步电机来说，电磁噪声是主要的电机噪声。

永磁同步电机的电磁噪声主要是由施加在定子齿上的径向力引起的。由于径向电磁力取决于气隙磁通密度，因此许多学者们通过减小气隙磁通密度的谐波来减弱电磁噪声，但尚未有人提出相应的转子结构以解决永磁同步电机的电磁噪声问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种能同时有效降低电磁转矩脉动和噪声的转子。

为了达到以上目的，本发明提供如下技术方案：一种低电磁转矩脉动和低噪声的转子，包括转子铁芯，该转子铁芯内沿其周向均匀设置有多个磁极，各所述磁极均由两个磁钢形成，所述转子铁芯内于相邻两个磁极之间设置有隔磁桥，所述转子铁芯的外轮廓被切削为分段反余弦函数曲线，该转子铁芯的外轮廓的分段反余弦函数曲线由下述公式确定：

式中，l_g(θ)为气隙长度，B_m是由未改变转子时磁钢产生的气隙磁通密度，l_g为气隙初始长度，k为改变转子形状之后气隙磁密的幅值。

上述方案中：所述转子铁芯内的多个磁极为N极和S极交替配置。

上述方案中：所述转子铁芯由非线性的硅钢片叠压而成，转子铁芯内开设有容纳磁钢的磁钢槽。

上述方案中：所述隔磁桥设置于磁钢与转子铁芯边缘的连接处。

低电磁转矩脉动和低噪声的转子的参数化建模方法，包括如下步骤：

S1：参数获取：

1).计算空载时由转子磁钢产生的气隙磁动势

式中，F_m为气隙中磁钢产生的磁势,B_r为剩磁密度；A_m为磁钢的横截面积；l_m为磁钢的厚度；μ_rec为磁钢的回复磁导率；A_g是气隙的横截面积，μ₀为真空磁导率，l_g为气隙初始长度；

2).根据常规的反余弦函数计算气隙长度函数l_g(θ)：

式中，B_m是由未改变转子时磁钢产生的气隙磁通密度，k为改变转子形状之后气隙磁密的幅值；

S2：启动ANASYS Electronics Desktop软件；

S3：绘制电机模型，该电机模型包括定子、转子、绕组及磁钢；