[发明专利]一种适用于充水式潜水电机辅助槽的设计方法

说明书

本发明公开了一种充水式潜水电机辅助槽的设计方法，包括：计算充水式潜水电机的气隙磁导；建立含辅助槽的气隙磁导数学模型；对气隙磁导的数学模型进行二维傅里叶分解；绘制气隙磁导总谐波失真(THD)随辅助槽尺寸变化的曲线；根据THD曲线确定电机辅助槽的尺寸。结果表明，该方法可以有效降低充水潜水电机的磁导谐波含量，削弱电机电磁振动。

技术领域

本发明涉及电机优化领域，特别是涉及一种适用于充水式潜水电机辅助槽的设计方法。

背景技术

电机的振动和噪声严重干扰了人们的生产和生活，如何抑制电磁噪声和振动一直是一个长期而深入的研究课题，辅助槽可以有效削弱潜水电机的振动和噪声，改善气隙磁场谐波含量。考虑到水摩擦损耗的影响，在转子内部开辅助槽，同时辅助槽的尺寸，对气隙磁场的谐波含量会产生较大的影响。

发明内容

由此出发，本发明的目的在于提出一种适用于充水式潜水电机辅助槽的设计方法，该方法可以通过对潜水电机气隙磁导建模，分析辅助槽的尺寸对气隙磁导的影响，选择合适的辅助槽尺寸，有效的改善气隙磁场谐波含量。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

充水式潜水电机效率优化的设计方法，包括如下步骤：

S1：计算充水式潜水电机不开槽时气隙磁导：

根据公式计算充水式潜水电机不开槽时的气隙磁导，其中：μ₀＝4π×10^-7N/A²(T·m/A)，δ是气隙长度；

S2：计算充水式潜水电机定子不开槽且转子槽等效为开口槽时槽开口处的气隙磁导：

根据公式计算充水式潜水电机定子不开槽且转子槽等效为开口槽时槽开口处的气隙磁导，其中：δ₁是转子槽等效为开口槽之后，开口槽的等效槽深；

S3：计算充水式潜水电机转子闭口槽等效为开口槽的等效槽宽：

根据公式b_w＝b_s-2h_s0cotα计算充水式潜水电机闭口槽等效为开口槽时的等效槽宽，其中：b_w是等效槽宽,b_s是闭口槽槽宽,h_s0是槽桥高,α是辅助线的角度，取45°；

S4：确定辅助槽的初始尺寸：

所述确定辅助槽的初始尺寸的方法包括：辅助槽槽宽大于两倍的电机气隙长度，小于转子槽宽、槽高为转子槽高的1/m，m取5-10；

S5：计算辅助槽等效为开口槽时槽口处的气隙磁导：

根据公式计算充水式潜水电机辅助槽等效为开口槽时槽口处的气隙磁导，其中：δ₂是辅助槽等效为开口槽之后，开口辅助槽的等效槽深；

S6：计算闭口辅助槽等效为开口槽时的等效槽宽：

根据公式b_w1＝b_s1-2h_s01cotα计算充水式潜水电机闭口辅助槽等效为开口辅助槽时的等效槽宽，其中：b_w1是辅助槽等效槽宽,b_s1是辅助槽槽槽宽,h_s01是辅助槽槽桥高；

S7：建立带有辅助槽的气隙磁导数学模型：

所述建立带有辅助槽的气隙磁导的数学模型的方法包括：用周期变化矩形波模拟气隙磁导的变化波形，对步骤S1、S2、S5中计算得到的各部分气隙磁导采用标幺化处理，并作为矩形波的幅值，各部分幅值对应的占空比由步骤S4中计算得到的转子槽等效槽开口和步骤S6中计算得到的辅助槽等效槽开口分别与转子槽矩的比值得出；