[发明专利]一种具有斜槽结构的表贴式永磁电机磁场解析计算方法

摘要

本发明公开了一种具有斜槽结构的表贴式永磁电机磁场解析计算方法，涉及永磁电机磁场计算技术领域，所述方法包括在三维空间内将电机沿轴向分割成Nz段磁场求解域；将每段磁场求解域分成四个子域，分别建立各段各子域的磁矢位偏微分方程；采用分离变量法求出各段求解域中各子域的磁矢位偏微分方程的通解；建立各段求解域中各子域间的边界条件，确定傅里叶系数值，求出各子域磁矢位偏微分方程的定解表达式，即各子域磁矢位函数；由各子域磁矢位函数计算气隙磁密表达式，并进一步计算电机的磁链、齿槽转矩、反电势和电磁转矩。本方法实现了快速精确地进行定子斜槽表贴式永磁电机磁场计算和性能分析。

主权项

一种具有斜槽结构的表贴式永磁电机磁场解析计算方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：在三维空间内将电机沿轴向分割成Nz段磁场求解域；并分别计算每段电机的轴向长度、以及槽身和槽口的中心位置角；将每段磁场求解域分成四个子域，分别建立各段各子域的磁矢位偏微分方程；采用分离变量法求出各段求解域中各子域的磁矢位偏微分方程的通解；建立各段求解域中各子域间的边界条件，确定傅里叶系数值，求出各子域磁矢位偏微分方程的定解表达式，即各子域磁矢位函数；由各子域磁矢位函数计算气隙磁密表达式，并进一步计算电机的磁链、齿槽转矩、反电势和电磁转矩；其中，同一轴向位置上，气隙磁密在圆周方向上含有电机开槽引起的齿谐波，同时由于定子槽沿轴向有倾斜，气隙磁密沿轴向不均匀分布；其中，所述采用分离变量法求出各段求解域中各子域的磁矢位偏微分方程的通解具体为：Az1j=Σk[A1jk(rRm)k+B1jk(rRr)-k]cos(kα)+Σk[C1jk(rRm)k+D1jk(rRr)-k]sin(kα)+μ0rΣk1k2-1[(Mαck-kMrsk)cos(kα)+(Mαck+kMrck)sin(kα)]]]>以上式中，k＝1,2,3…表示永磁体子域与气隙子域中磁场分布的谐波次数；Mαck、Mαsk分别表示Mα傅里叶分解后的余弦系数和正弦系数；Mrck、Mrsk分别表示Mr傅里叶分解后的余弦系数和正弦系数；En＝nπ/boa，n＝1,2,3…，Fm＝mπ/bsa，m＝1,2,3…，分别表示定子槽口子域和定子槽子域中磁场分布的谐波次数；G4m＝(Rt/Rsb)Fm；Rr、Rm、Rs、Rt、Rsb分别表示转子外半径、永磁体外半径、定子内半径、槽顶弧半径和槽底弧半径；boa、bsa分别为槽口宽和槽宽；αij为第j段磁场求解域第i个槽和槽口的中心位置角；A1jk、B1jk、C1jk、D1jk、A2jk、B2jk、C2jk、D2jk、C3ijn、D3ijn、D4ijm为对应的傅里叶系数；其中，第j段磁场求解域第i个槽和槽口的中心位置角αij均为式中，Q为电机定子槽数，θj为斜槽引起的第j段求解域的定子初始位置角相对于轴中心处定子初始位置偏移角度，其表达式为式中，θsk为定子斜槽角度。