[发明专利]一种确定削弱整数槽永磁电机振动的转子分段方式的方法

权利要求书

1.一种削弱整数槽永磁电机振动的转子分段方式的方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤1，根据整数槽电机的使用工况，确立电机的尺寸大小，具体包括电机的定子尺寸、转子尺寸以及永磁体的排列安置方式，再选择合适的槽极配合；

步骤2，设计阶段，须对该整数槽永磁电机进行有限元建模，确立该电机的各项材料属性，并进行有限元仿真，获取该电机的电磁性能参数，观察电机的气隙合成磁通密度分布和空间二维径向电磁力分布；

步骤3，确定了气隙磁通密度和径向电磁力的主要谐波分量后，从理论上分析其谐波产生来源，预测其对电机振动产生的主要影响，将有限元仿真得出的电磁计算结果导入到声学边界元软件，进一步验证电机中的主要振动分量和预测的吻合度；

所述步骤3中，电机的气隙磁通密度公式为：

其中，B_pm和B_arm分别表示永磁磁通密度和电枢磁通密度，F_n和F_v分别表示永磁磁动势和电枢磁动势，M表示磁场调制函数，p表示永磁体极对数，n和v表示谐波阶次系数，θ表示空间角度，t表示时间，ω_r表示空间角速度，表示初始相位角；

所述径向电磁力的表达式为：

其中，P_r表示径向电磁力，μ₀表示真空磁导率，M₀表示磁场调制函数的直流分量，M_k表示磁场调制函数的谐波分量，F_n和F_v分别表示永磁磁动势和电枢磁动势，p表示永磁体极对数，n和v表示谐波阶次系数，θ表示空间角度，t表示时间，ω表示转子角速度，表示初始相位角，k为定子齿槽谐波系数；Z为电机定子槽数；

步骤4，根据振动分量中较大部分进行溯源分析，分析与其对应的径向电磁力成分，并从理论上推导转子分段对特定阶次径向电磁力的削弱机理；

所述步骤4中，转子分段后，气隙合成磁通密度表达式为：

其中，F_n表示永磁磁动势，M表示磁场调制函数，p表示永磁体极对数，n表示谐波阶次系数，θ表示空间角度，t表示时间，ω_r表示空间角速度，B_{pm_eq}表示等效永磁磁通密度，ε表示分段数目，γ表示分段偏移角度数，针对分段后的等效永磁磁通密度的表达式，可以得出各磁通密度谐波的相位变化，进而进一步可以得出径向电磁力的相位变化规律；从而进一步选择合适的分段数和偏移角度，抵消合成径向力谐波，从而削弱整数槽永磁电机的振动；

步骤5，分析不同分段数、不同偏移角度对原转子结构下的振动削弱能力，选择最优的方案确立为最终优化方案。

2.根据权利要求1所述的一种削弱整数槽永磁电机振动的转子分段方式的方法，其特征在于，所述步骤1中整数槽电机的使用工况为车用永磁驱动工况，电机的定子尺寸包括定子外径，定子内径以及定子齿的主要参数；转子尺寸包括转子外径，转子内径；永磁体的排列安置方式为V型内嵌式排列方式；选用72槽定子槽搭配12转子永磁体的槽极配合。

3.根据权利要求1所述的一种削弱整数槽永磁电机振动的转子分段方式的方法，其特征在于，所述步骤2中，电机的定子和转子材料型号皆为DW310-35，转子永磁体材料为N42UH，定子绕组采用铜线绕制；永磁电机的电磁性能主要包括空载反电动势波形，齿槽转矩以及额定转矩参数；此外，整数槽永磁电机的气隙磁通密度波形和径向电磁力波形呈现周期性分布，气隙磁通密度波形周期数为转子的永磁体极对数，径向电磁力波形周期为转子的永磁体极数。

4.根据权利要求1所述的一种削弱整数槽永磁电机振动的转子分段方式的方法，其特征在于，所述步骤4中，对于整数槽永磁电机而言，槽数阶次的径向力谐波含量对电机振动的影响最大，且槽数阶次的径向力谐波主要是由气隙磁通密度的基波分量和气隙磁通密度的齿谐波分量相互作用产生。

5.根据权利要求1所述的一种削弱整数槽永磁电机振动的转子分段方式的方法，其特征在于，分段数最终确定为6段，偏移角度为0.83度。