[发明专利]一种含有不等厚磁极的表贴式永磁电机磁场优化方法

摘要

本发明公开了一种含有不等厚磁极的表贴式永磁电机磁场计算方法，涉及永磁电机磁场计算领域，包括将研究区域分为永磁体区域、气隙区域和定子槽区域三部分；在极坐标系下，建立三类区域内的标量磁位方程；建立转子铁心‑永磁体磁极，永磁体磁极‑气隙，气隙‑定子槽三个区域的磁场边界条件；根据标量磁位方程和磁场边界条件，获得仅含有单组等厚磁极的永磁电机磁场分布解析模型；将所有单组等厚磁极永磁电机的磁场计算结果进行叠加，获得实际不等厚磁极永磁电机的磁场解析表达式。本方法能够准确计算出含有不等厚磁极的表贴式永磁电机内磁场分布，为电机设计和分析提供了一种有效的磁场计算方法，计算结果可进一步用于计算电机的其他电磁性能。

主权项

一种含有不等厚磁极的表贴式永磁电机磁场优化方法，其特征在于，所示方法包括以下步骤：(1)对不等厚磁极沿圆周方向进行离散分割，将其等效为N块均匀离散的永磁体块，对每极下的各永磁体块进行编号；(2)将研究区域分为永磁体区域、气隙区域和定子槽区域三部分；(3)在极坐标系下，建立三类区域内的标量磁位方程；(4)建立转子铁心‑永磁体磁极，永磁体磁极‑气隙，气隙‑定子槽三个区域的磁场边界条件；(5)根据标量磁位方程和磁场边界条件，获得仅含有单组等厚磁极的永磁电机磁场分布解析模型；(6)将所有单组等厚磁极永磁电机的磁场计算结果进行叠加，获得实际不等厚磁极永磁电机的磁场解析表达式；磁极解析方法计算结果与有限元方法计算结果吻合好，准确反映了定子齿槽以及不等厚磁极结构对电机气隙磁场分布的影响，为电机设计提供了一种有效的分析手段；其中，所述将研究区域分为永磁体区域、气隙区域和定子槽区域三部分的步骤具体为：(1)由于永磁电机每极的磁极形状相同，每极中第j块永磁体的形状相同，将所有极下第j块永磁体合记为一组，第j组永磁体中，区域1j内的标量磁位方程为其中，(2)气隙中，区域2内的标量磁位方程方程为(3)第i个定子槽中，区域3i内的标量磁位方程为式中，对于电机内的任意一点，在极坐标系下，用r表示该点到电机圆心的半径，用α表示该点的机械位置角，为该点处的标量磁位；k、m为对应变量的谐波次数；K、M分别为k、m计算过程中取到的最大谐波次数；A1k、B1k、C1k、D1k、A2k、B2k、C2k、D2k以及X3im为标量磁位方程中对应变量的系数；μr为永磁体相对磁导率；Mcjk、Msjk为第j组永磁体剩余磁化强度Mj经傅立叶分解后的各次谐波幅值；αb为定子槽口对应的机械角度；αi为第i个定子槽中心处的机械位置角；Rsb为定子槽槽底处的半径；其中，所述建立转子铁心‑永磁体磁极，永磁体磁极‑气隙，气隙‑定子槽三个区域的磁场边界条件的步骤具体为：(1)转子铁心与永磁体磁极交界处，满足Hα1|r=Rrj=0]]>(2)永磁体磁极与气隙交界处，满足Br1j|r=Rmj=Br2|r=Rmj]]>Hα1j|r=Rmj=Hα2|r=Rmj]]>(3)气隙与定子槽口处，满足Br2|r=Rs=Br3i|r=Rs]]>式中，Br、Bα和Hr、Hα分别表示磁通密度B和磁场强度H的径向分量和切向分量，下脚标1j、2、3i分别表示变量对应的不同区域；Rrj、Rmj、Rs分别表示不同边界处的半径；Rs为定子铁心内半径。