一種齒槽轉矩脈動抑制方法技術

本申請提出一種齒槽轉矩脈動抑制方法，運用傅里葉分解的方法分析了齒槽轉矩的表達式，提出了一種基本齒槽單元的概念，利用電機的齒槽轉矩為各基本齒槽單元產生齒槽轉矩的同相疊加，通過將兩個或幾個基本齒槽單元相對偏移適當角度，以消除他們產生的齒槽轉矩中的某次諧波，同時，給出了磁極偏移角度的公式，從而提供一種可消除多次諧波的齒槽轉矩脈動抑制方法。

【技術實現步驟摘要】
一種齒槽轉矩脈動抑制方法
本專利技術涉及永磁電機的優化設計
，更具體地，涉及一種齒槽轉矩脈動抑制方法。
技術介紹
鐵心的齒槽結構之間相互作用，在圓周方向產生的，即永磁電機的轉子有一種沿著某一特定方向與定子對齊的趨勢，由此趨勢會產生一種振蕩轉矩，此轉矩與定子的電流無關，它總是試圖將轉子定位在某些穩定位置，這種趨勢將會造成電機運行時的轉矩波動和噪聲。在變速驅動中，當轉矩頻率與定子或轉子的機械共振頻率一致時，齒槽轉矩產生的振動和噪聲將被放大，使電機不能平穩運行，影響電機的性能。為了解決上述的技術問題，人們專利技術了單個永磁體偏移的轉矩脈動諧波抑制方法，其雖然能夠在一定程度上緩解了齒槽轉矩脈動諧波，但是其仍然存在以下缺點：(1)簡單的磁極偏移角度計算方法只能消除某一次諧波。(2)改變所有磁極的位置，可以削除某些次數諧波，但沒有考慮由于磁極偏移而引起的新諧波，當每極槽數不是整數時齒槽轉矩削弱效果不好。(3)考慮分數槽的磁極偏移計算方法需要求解多元方程組，極數越多或消除諧波次數越多時偏移角度計算越繁雜。因此，急需專利技術一種齒槽轉矩脈動抑制方法以解決上述的技術問題。
技術實現思路
本專利技術提供一種可消除多次諧波且抑制諧波效果好的齒槽轉矩脈動抑制方法，以解決現有消除齒槽轉矩脈動諧波方法只能消除一次諧波且諧波抑制效果不好的技術問題。根據本專利技術的一個方面，提供一種齒槽轉矩脈動抑制方法，其包括以下步驟：S1.將電機永磁體劃分成m個基本齒槽單元，且m＝2p/γ，其中，p表示磁極對數；γ表示每個基本齒槽單元中永磁體個數；S2.基于m個基本齒槽單元，獲取w個偏移組，其中，w＝m/k，k為每個偏移組中的基本齒槽單元數量；S3.將偏移組中的基本齒槽單元旋轉θn，以獲得w個偏移后的基本齒槽單元，其中，θn表示消除第n次諧波基本齒槽單元偏移的角度；S4.令m＝w，執行步驟S2，直至w＝1。在上述方案基礎上優選，所述步驟S2進一步包括將每個偏移組的k個基本齒槽中第j個基本齒槽單元偏移(j-1)*θn，其中，1≤j≤k。在上述方案基礎上優選，所述步驟S1進一步包括：判斷每極槽數是否為整數，且每極槽數為定子槽數與磁極個數之比；當每極槽數為整數時，每個基本齒槽單元由1個永磁體組成，γ＝1；當每極槽數為分數時，γ＝2p/Ns，其中，Q表示定子槽數，2p表示磁極個數，NS表示磁極個數與定子槽數的最大公約數。在上述方案基礎上優選，所述步驟S3進一步包括以下步驟：將偏移組中的基本齒槽單元旋轉θn，以獲得w個偏移后的基本齒槽單元，其中，且2≤k≤m；θn表示消除第n次諧波基本齒槽單元偏移的角度，k表示每個偏移組中的基本齒槽單元數量，n表示消除的諧波次數，NS表示磁極個數與定子槽數的最大公約數。本申請提出一種齒槽轉矩脈動抑制方法，運用傅里葉分解的方法分析了齒槽轉矩的表達式，提出了一種基本齒槽單元的概念，利用電機的齒槽轉矩為各基本齒槽單元產生齒槽轉矩的同相疊加，通過將兩個或幾個基本齒槽單元相對偏移適當角度，以消除他們產生的齒槽轉矩中的某次諧波，同時，給出了磁極偏移角度的公式，從而提供一種可消除多次諧波的齒槽轉矩脈動抑制方法。附圖說明圖1為本專利技術的一種齒槽轉矩脈動抑制方法的基本齒槽單元劃分狀態圖；圖2為本專利技術的一種齒槽轉矩脈動抑制方法的第一次偏移組劃分結構示意圖；圖3為本專利技術的一種齒槽轉矩脈動抑制方法的第一次偏移狀態圖；圖4為本專利技術的一種齒槽轉矩脈動抑制方法的第二次偏移組劃分狀態圖；圖5為本專利技術的一種齒槽轉矩脈動抑制方法的第二次偏移狀態圖。具體實施方式下面結合附圖和實施例，對本專利技術的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本專利技術，但不用來限制本專利技術的范圍。請參閱圖1所示，本專利技術一種齒槽轉矩脈動抑制方法，其包括以下步驟：S1.將整個電機的永磁體可沿圓周方向分成m個基本齒槽單元，每個基本齒槽單元包括的永磁體個數相同，并且每個基本齒槽單元與定子槽的相對位置是相同的，而同一個基本齒槽單元內的各永磁體與定子槽的相對位置不同。且m＝2p/γ，其中，p表示磁極對數；γ表示每個基本齒槽單元中永磁體個數，見圖1所示；S2.將m個基本齒槽單元劃分成w個偏移組，每個偏移組中有k個基本齒槽單元，其中，w＝m/k；S3.將每個偏移組的k個基本齒槽中第j個基本齒槽單元偏移(j-1)*θn，其中，1≤j≤k，以獲得w個偏移后的基本齒槽單元，其中，θn表示消除第n次諧波基本齒槽單元偏移的角度；S4.令m＝w，執行步驟S2，直至w＝1時結束循環。為了進一步詳細說明本專利技術的技術方案，以下將詳細介紹本專利技術的步驟S1。判斷每極槽數是否為整數，且每極槽數為電機的定子槽數Q與磁極個數2P之比,P為電機的極對數；當每極槽數為整數時，每個基本齒槽單元由1個永磁體組成，即每個基本齒槽單元中永磁體個數γ＝1；當每極槽數為分數時，每個基本齒槽單元中永磁體個數為γ＝2p/Ns，其中，Q表示定子槽數，2p表示磁極個數，NS表示磁極個數與定子槽數的最大公約數。將偏移組中的基本齒槽單元旋轉θn，以獲得w個偏移后的基本齒槽單元，其中，且2≤k≤m；θn表示消除第n次諧波基本齒槽單元偏移的角度，k表示每個偏移組中的基本齒槽單元數量，n表示消除的諧波次數，NS表示磁極個數與定子槽數的最大公約數，Q表示定子槽數，見圖2所示。為了進一步詳細說明本專利技術的技術方案，以下將以2p＝8，Q＝12，γ＝4，k＝2，m＝2p/γ＝4，w＝2，通過偏移消除一次諧波和二次諧波過程，作為示例予以說明：首先，判斷每極槽數是否為整數，由于每極槽數為定子槽數與磁極個數之比，且定子槽數為12，磁極個數為8，故每極槽數Q/2p＝3/2,為分數槽，通過偏移消除1次諧波，即n＝1。進行第一次劃分基本齒槽單元，Ns＝4，γ＝2，m＝2p/γ＝4，將整個電機的每兩個相鄰永磁體劃分為一個基本齒槽單元，從而使得整個電機的永磁體(P1、P2……P8)可以劃分為4個基本齒槽單元(A1、A2、A3、A4)，請參閱圖1所示。取k＝2，w＝2，將4個基本齒槽單元(A1、A2、A3、A4)劃分成2個偏移組B1、B2，其中B1表示第一偏移組，其包括A1、A2兩個基本齒槽單元，B2表示第二偏移組，其包括A3、A4兩個基本齒槽單元，請參閱圖2所示。將偏移組B1中的第一個基本齒槽單元A1不動，將偏移組B1中的第二個基本齒槽單元A2偏移θ1度，將偏移組B2中的第一個基本齒槽單元A3不動，將偏移組B2中的第二個基本齒槽單元A4偏移θ1度，其中，θ1＝2*π/(1*4*12*2)＝7.5°，請參閱圖3所示。令m＝w＝2，判斷w是否等于1，如果不是，則進行第二次偏移，以消除2次諧波，n＝2。將第一次偏移后的偏移組視為第一基本齒槽單元，將第一基本齒槽單元劃分成1個第二偏移組，每個第二偏移組中有2個第一基本齒槽單元B1、B2，且每個第一基本齒槽單元中有2個基本齒槽單元，也就是說每一個第二偏移組中有4個基本齒槽單元，如圖4所示，B1、B2第一個第二偏移組，見圖4所示。將第一個第二偏移組中的第一個基本齒槽單元B1不動，將第一個第二偏移組中的第二個基本齒槽單元B2偏移θ2度，其中，θ2＝2*π/(2*4*12*2)＝3.75°，請參閱圖5所示。令m＝w＝1，判斷w是否等于1，由于經過兩次偏移w＝本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種齒槽轉矩脈動抑制方法，其特征在于，其包括以下步驟：S1.將電機永磁體劃分成m個基本齒槽單元，且m＝2p/γ，其中，p表示磁極對數；γ表示每個基本齒槽單元中永磁體個數；S2.基于m個基本齒槽單元，獲取w個偏移組，其中，w＝m/k，k為每個偏移組中的基本齒槽單元數量；S3.將偏移組中的基本齒槽單元旋轉θ

【技術特征摘要】
1.一種齒槽轉矩脈動抑制方法，其特征在于，其包括以下步驟：S1.將電機永磁體劃分成m個基本齒槽單元，且m＝2p/γ，其中，p表示磁極對數；γ表示每個基本齒槽單元中永磁體個數；S2.基于m個基本齒槽單元，獲取w個偏移組，其中，w＝m/k，k為每個偏移組中的基本齒槽單元數量；S3.將偏移組中的基本齒槽單元旋轉θn，以獲得w個偏移后的基本齒槽單元，其中，θn表示消除第n次諧波基本齒槽單元偏移的角度；S4.令m＝w，執行步驟S2，直至w＝1。2.如權利要求1所述的一種齒槽轉矩脈動抑制方法，其特征在于，所述步驟S2進一步包括將每個偏移組的k個基本齒槽中第j個基本齒槽單元偏移(j-1)*θn，其中，1≤j≤k。3.如權利要求1所述的一種齒...

【專利技術屬性】
技術研發人員：高劍，黃守道，戴其誠，羅德榮，榮飛，
申請(專利權)人：湖南大學，
類型：發明
國別省市：湖南,43