本申請公開了一種同步磁阻電機轉(zhuǎn)矩脈動計算方法，包括：獲取同步磁阻電機定子的每槽電流并計算沿氣隙圓周的定子電流密度分布，根據(jù)定子電流密度分布計算沿氣隙圓周的磁動勢分布；根據(jù)定子電流密度分布估計轉(zhuǎn)子磁障端部磁感應(yīng)強度，根據(jù)磁障端部磁感應(yīng)強度和轉(zhuǎn)子尺寸參數(shù)計算磁障端部磁阻密度分布；根據(jù)定子尺寸參數(shù)和空間磁導(dǎo)率計算齒槽磁阻密度分布，并根據(jù)磁障端部磁阻密度分布和齒槽磁阻密度分布進行疊加運算，得到沿氣隙圓周的總磁阻分布；根據(jù)總磁阻分布計算轉(zhuǎn)矩相對大小，并根據(jù)轉(zhuǎn)矩相對大小隨轉(zhuǎn)動時間的變化關(guān)系計算得到轉(zhuǎn)矩脈動。其可以解決基于傳統(tǒng)電機磁阻計算方法存在計算模型復(fù)雜，無法直觀表現(xiàn)電機結(jié)構(gòu)對轉(zhuǎn)矩脈動大小影響的問題。轉(zhuǎn)矩脈動大小影響的問題。轉(zhuǎn)矩脈動大小影響的問題。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種同步磁阻電機轉(zhuǎn)矩脈動計算方法及應(yīng)用
[0001]本申請涉及電機
，更具體地，涉及一種同步磁阻電機轉(zhuǎn)矩脈動計算方法、一種同步磁阻電機轉(zhuǎn)矩脈動計算裝置、一種電子設(shè)備和一種計算機可讀存儲介質(zhì)。
技術(shù)介紹
[0002]同步磁阻電機結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、可靠性高的優(yōu)點，但其轉(zhuǎn)子dq軸電感差異大的特點導(dǎo)致其轉(zhuǎn)矩脈動大，在進行設(shè)計與優(yōu)化時需要減小轉(zhuǎn)矩脈動。現(xiàn)有技術(shù)在計算轉(zhuǎn)矩脈動時均采用有限元仿真分析，為降低轉(zhuǎn)矩脈動需要采用田口法等掃描優(yōu)化方法，需要大量的仿真時間，設(shè)計周期長、效率低，并且缺少電機結(jié)構(gòu)與轉(zhuǎn)矩的直觀聯(lián)系。
[0003]為解決上述問題，如公開號為CN106712620A的中國專利公開了永磁同步電機轉(zhuǎn)矩計算方法及裝置，該方法根據(jù)電機控制器開關(guān)管的占空比、母線電壓、電機三相電流計算出電機的兩相靜止坐標(biāo)系下的電壓，并將電機三相電流進行坐標(biāo)變換得到兩相靜止坐標(biāo)系下的電流，根據(jù)兩相靜止坐標(biāo)系下的電壓和電流采用磁鏈MRAS方法得到轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的磁鏈和電流，根據(jù)轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的磁鏈和電流計算得出電機的轉(zhuǎn)矩。
[0004]但是，上述方法僅針對與永磁同步電機，不適用于同步磁阻電機，且存在計算模型復(fù)雜，無法直觀表現(xiàn)電機結(jié)構(gòu)對轉(zhuǎn)矩脈動大小的問題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)的至少一個缺陷或改進需求，本專利技術(shù)提供了一種同步磁阻電機轉(zhuǎn)矩脈動計算方法、裝置和電子設(shè)備以及計算機可讀存儲介質(zhì)，旨在解決基于傳統(tǒng)電機磁阻計算方法存在計算模型復(fù)雜，無法直觀表現(xiàn)電機結(jié)構(gòu)對轉(zhuǎn)矩脈動大小影響的問題。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，按照本專利技術(shù)的第一個方面，提供了一種同步磁阻電機轉(zhuǎn)矩脈動計算方法，包括：獲取同步磁阻電機定子的每槽電流并計算沿氣隙圓周的定子電流密度分布，根據(jù)所述定子電流密度分布計算沿氣隙圓周的磁動勢分布；根據(jù)所述定子電流密度分布估計轉(zhuǎn)子磁障端部磁感應(yīng)強度，根據(jù)所述磁障端部磁感應(yīng)強度和轉(zhuǎn)子尺寸參數(shù)計算磁障端部磁阻密度分布；根據(jù)定子尺寸參數(shù)和空間磁導(dǎo)率計算齒槽磁阻密度分布，并根據(jù)所述磁障端部磁阻密度分布和所述齒槽磁阻密度分布進行疊加運算，得到沿氣隙圓周的總磁阻分布；根據(jù)所述總磁阻分布計算轉(zhuǎn)矩相對大小，并根據(jù)所述轉(zhuǎn)矩相對大小隨轉(zhuǎn)動時間的變化關(guān)系計算得到轉(zhuǎn)矩脈動。
[0007]在本專利技術(shù)的一個實施例中，所述獲取同步磁阻電機定子的每槽電流并計算沿氣隙圓周的定子電流密度分布，包括：建立定子三相電流瞬時表達式，根據(jù)所述三相電流瞬時表達式和電機各槽向繞組分布位置計算得到所述每槽電流；根據(jù)所述每槽電流在槽內(nèi)沿氣隙圓周均勻分布的方式計算得到所述定子電流密度分布。
[0008]在本專利技術(shù)的一個實施例中，所述根據(jù)所述磁障端部磁感應(yīng)強度和轉(zhuǎn)子尺寸參數(shù)計算磁障端部磁阻密度分布，包括：根據(jù)轉(zhuǎn)子鐵芯B
?
H曲線和所述磁障端部磁感應(yīng)強度確定磁
障端部磁感應(yīng)強度，并根據(jù)磁障端部尺寸參數(shù)計算所述磁障端部磁阻為：其中，l為磁障端部長度；B為磁障端部磁感應(yīng)強度；h為磁障端部厚度；H為根據(jù)B
?
H曲線確定的磁障端部磁場強度；根據(jù)所述磁障端部磁阻沿氣隙圓周均勻分布的方式計算得到所述磁障端部磁阻密度分布。
[0009]在本專利技術(shù)的一個實施例中，所述根據(jù)定子尺寸參數(shù)和空間磁導(dǎo)率計算齒槽磁阻密度分布，包括：根據(jù)齒槽空氣長度和氣隙寬度計算齒槽磁阻密度為：其中，l0為定子內(nèi)徑與轉(zhuǎn)子外徑的距離，ls為繞組下邊界與轉(zhuǎn)子外徑的距離；μ為空氣的相對磁導(dǎo)率；μ0為真空磁導(dǎo)率。
[0010]在本專利技術(shù)的一個實施例中，所述根據(jù)所述總磁阻分布計算轉(zhuǎn)矩相對大小，并根據(jù)所述轉(zhuǎn)矩相對大小隨轉(zhuǎn)動時間的變化關(guān)系計算得到轉(zhuǎn)矩脈動，包括：計算所述轉(zhuǎn)矩相對大小為：其中，F(xiàn)為沿氣隙圓周的磁動勢分布，R為沿氣隙圓周的總磁阻分布，I為沿氣隙圓周的定子電流密度分布；計算所述轉(zhuǎn)矩脈動為：其中，T
max
、T
min
和T
avg
分別為所述轉(zhuǎn)動時間內(nèi)所述轉(zhuǎn)矩相對大小的最大值、最小值和平均值。
[0011]按照本專利技術(shù)的第二個方面，還提供了一種同步磁阻電機轉(zhuǎn)矩脈動計算裝置，其包括：磁動勢分布計算模塊，用于獲取同步磁阻電機定子的每槽電流并計算沿氣隙圓周的定子電流密度分布，根據(jù)所述定子電流密度分布計算沿氣隙圓周的磁動勢分布；磁障端部磁阻密度計算模塊，用于根據(jù)所述定子電流密度分布估計轉(zhuǎn)子磁障端部磁感應(yīng)強度，根據(jù)所述磁障端部磁感應(yīng)強度和轉(zhuǎn)子尺寸參數(shù)計算磁障端部磁阻密度分布；總磁阻分布計算模塊，用于根據(jù)定子尺寸參數(shù)和空間磁導(dǎo)率計算齒槽磁阻密度分布，并根據(jù)所述磁障端部磁阻密度分布和所述齒槽磁阻密度分布進行疊加運算，得到沿氣隙圓周的總磁阻分布；轉(zhuǎn)矩脈動計算模塊，根據(jù)所述總磁阻分布計算轉(zhuǎn)矩相對大小，并根據(jù)所述轉(zhuǎn)矩相對大小隨轉(zhuǎn)動時間的變化關(guān)系計算得到轉(zhuǎn)矩脈動。
[0012]在本專利技術(shù)的一個實施例中，所述磁障端部磁阻密度計算模塊具體用于：根據(jù)轉(zhuǎn)子鐵芯B
?
H曲線和所述磁障端部磁感應(yīng)強度確定磁障端部磁感應(yīng)強度，并根據(jù)磁障端部尺寸參數(shù)計算所述磁障端部磁阻為：其中，l為磁障端部長度；B為磁障端部磁感應(yīng)強度；h為磁障端部厚度；H為根據(jù)B
?
H曲線確定的磁障端部磁場強度；根據(jù)所述磁障端部磁阻沿氣隙圓周均勻分布的方式計算得到所述磁障端部磁阻密度分布。
[0013]在本專利技術(shù)的一個實施例中，所述總磁阻分布計算模塊具體用于：根據(jù)齒槽空氣長
度和氣隙寬度計算齒槽磁阻密度為：其中，l0為定子內(nèi)徑與轉(zhuǎn)子外徑的距離，l
s
為繞組下邊界與轉(zhuǎn)子外徑的距離；μ為空氣的相對磁導(dǎo)率；μ0為真空磁導(dǎo)率。
[0014]按照本專利技術(shù)的第三個方面，還提供了一種電子設(shè)備，其包括至少一個處理單元、以及至少一個存儲單元，其中，所述存儲單元存儲有計算機程序，當(dāng)所述計算機程序被所述處理單元執(zhí)行時，使得所述處理單元執(zhí)行上述中任一個實施例所述方法的步驟。
[0015]按照本專利技術(shù)的第四個方面，還提供了一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其存儲有可由訪問認證設(shè)備執(zhí)行的計算機程序，當(dāng)所述計算機程序在訪問認證設(shè)備上運行時，使得所述訪問認證設(shè)備執(zhí)行上述中任一個實施例所述方法的步驟。
[0016]總體而言，通過本專利技術(shù)所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，至少能夠取得下列有益效果：
[0017]通過計算電機定子沿著氣隙圓周的電流密度分布和磁動勢分布估計轉(zhuǎn)子磁障端部磁感應(yīng)強度，結(jié)合轉(zhuǎn)子自身尺寸參數(shù)計算得到磁障端部磁阻密度分布，并根據(jù)定子自身尺寸參數(shù)和空間磁導(dǎo)率計算齒槽磁阻密度分布，以此實現(xiàn)對磁阻電機沿氣隙圓周的總磁阻分布的簡化計算，能夠直觀反映同步磁阻電機不同轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的對轉(zhuǎn)矩脈動的影響，相比于使用磁鏈法而言能夠大幅降低計算復(fù)雜度，同時保證較好的計算精度。
附圖說明
[0018]為了更清楚地說明本申請實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
【技術(shù)特征摘要】
1.一種同步磁阻電機轉(zhuǎn)矩脈動計算方法，其特征在于，包括：獲取同步磁阻電機定子的每槽電流并計算沿氣隙圓周的定子電流密度分布，根據(jù)所述定子電流密度分布計算沿氣隙圓周的磁動勢分布；根據(jù)所述定子電流密度分布估計轉(zhuǎn)子磁障端部磁感應(yīng)強度，根據(jù)所述磁障端部磁感應(yīng)強度和轉(zhuǎn)子尺寸參數(shù)計算磁障端部磁阻密度分布；根據(jù)定子尺寸參數(shù)和空間磁導(dǎo)率計算齒槽磁阻密度分布，并根據(jù)所述磁障端部磁阻密度分布和所述齒槽磁阻密度分布進行疊加運算，得到沿氣隙圓周的總磁阻分布；根據(jù)所述總磁阻分布計算轉(zhuǎn)矩相對大小，并根據(jù)所述轉(zhuǎn)矩相對大小隨轉(zhuǎn)動時間的變化關(guān)系計算得到轉(zhuǎn)矩脈動。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步磁阻電機轉(zhuǎn)矩脈動計算方法，其特征在于，所述獲取同步磁阻電機定子的每槽電流并計算沿氣隙圓周的定子電流密度分布，包括：建立定子三相電流瞬時表達式，根據(jù)所述三相電流瞬時表達式和電機各槽向繞組分布位置計算得到所述每槽電流；根據(jù)所述每槽電流在槽內(nèi)沿氣隙圓周均勻分布的方式計算得到所述定子電流密度分布。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步磁阻電機轉(zhuǎn)矩脈動計算方法，其特征在于，所述根據(jù)所述磁障端部磁感應(yīng)強度和轉(zhuǎn)子尺寸參數(shù)計算磁障端部磁阻密度分布，包括：根據(jù)轉(zhuǎn)子鐵芯B
?
H曲線和所述磁障端部磁感應(yīng)強度確定磁障端部磁感應(yīng)強度，并根據(jù)磁障端部尺寸參數(shù)計算所述磁障端部磁阻為：其中，l為磁障端部長度；B為磁障端部磁感應(yīng)強度；h為磁障端部厚度；H為根據(jù)B
?
H曲線確定的磁障端部磁場強度；根據(jù)所述磁障端部磁阻沿氣隙圓周均勻分布的方式計算得到所述磁障端部磁阻密度分布。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步磁阻電機轉(zhuǎn)矩脈動計算方法，其特征在于，所述根據(jù)定子尺寸參數(shù)和空間磁導(dǎo)率計算齒槽磁阻密度分布，包括：根據(jù)齒槽空氣長度和氣隙寬度計算齒槽磁阻密度為：其中，l0為定子內(nèi)徑與轉(zhuǎn)子外徑的距離，l
s
為繞組下邊界與轉(zhuǎn)子外徑的距離；μ為空氣的相對磁導(dǎo)率；μ0為真空磁導(dǎo)率。5.根據(jù)權(quán)利要求3和4所述的同步磁阻電機轉(zhuǎn)矩脈動計算方法，其特征在于，所述根據(jù)所述總磁阻分布計算轉(zhuǎn)矩相對大小，并根據(jù)所述轉(zhuǎn)矩相對大小隨轉(zhuǎn)動時間的變化關(guān)系計算得到轉(zhuǎn)矩脈動，包括：計算所述轉(zhuǎn)矩相對大小為：其中，F(xiàn)為沿氣隙圓周的磁動勢分布，R為沿氣隙圓周的總磁阻分布，I為沿氣隙圓周的定子電流密度分布；
計算...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：楊凱，王翼，徐百川，羅伊逍，李黎，
申請(專利權(quán))人：華中科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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