【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及電機轉子設計，具體是一種盤式電機轉子性能計算方法。
技術介紹
1、盤式電機具有功率密度高、尺寸小、運行效率高、能量利用率高、響應時間短、動態性能好等優點，因此被廣泛的應用于新能源電動汽車、自動化設備、機器人、工程機械、軍工、航空航天等多個領域。
2、盤式電機由于其自身特征，因此只適用于小載荷和精密控制的場合，不適用于大負載場合。在盤式電機使用的過程中，通常會采用永磁體斜極技術來降低渦流損耗以提高轉子轉矩。在專利cn208955759u就公開了一種有效削弱電機齒槽轉矩的磁極斜極結構。該磁極斜極結構包括磁極、磁軛和鐵心，磁極按一定角度平行加工，磁極按一定順序粘接在磁軛圓柱面上，鐵心為直槽結構。該磁極斜極結構采用較為簡易的平行加工法實現磁極傾斜，在減小電機齒槽轉矩的同時，能夠提高轉子的轉矩。盡管上述現有技術能夠在降低渦流損耗的同時，提高轉子轉矩。但是降低了多少渦流損耗、降低后的渦流損耗是多少、提高了多少轉矩，以及提高后的轉矩是多少，在上述現有技術中并沒有一個定量的分析，致使無法清晰準確地表示出電機性能的提升程度。
技術實現思路
1、為了避免和克服現有技術中存在的技術問題，本專利技術提供了一種盤式電機轉子性能計算方法。本專利技術通過能夠較為準確地計算出轉子對應的轉矩及渦流損耗，進而通過準確的數據表示電機性能的提升程度。
2、為實現上述目的，本專利技術提供如下技術方案：
3、一種盤式電機轉子性能計算方法，包括以下步驟：
4、s1、
5、s2、構建盤式電機模型，并將轉子裝配到盤式電機模型中，獲取使用當前轉子的盤式電機模型在運行過程中的轉矩及渦流損耗；
6、s3、按照步驟s1和步驟s2的內容構建多個具有不同渦卷角的轉子，并將各個轉子分別裝配到同一盤式電機模型中，以此在控制變量的前提下獲取各個轉子在當前盤式電機模型中對應的轉矩及渦流損耗；
7、s4、根據各個轉子的渦卷角、轉矩，以及渦流損耗，構建轉子的性能計算模型，并根據性能計算模型預測轉子的性能。
8、作為本專利技術再進一步的方案：步驟s1構建的轉子包括圓環狀的轉子磁軛，轉子磁軛的上環面上安裝有多個永磁體，各個永磁體繞轉子磁軛周向均勻布置，且各個永磁體均沿同一時針方向傾斜布置在轉子磁軛上，以構成渦卷狀分布狀態。
9、作為本專利技術再進一步的方案：各個永磁體均為沿著轉子磁軛徑向由外向內逐漸縮小的扇形板狀，永磁體的板面與轉子磁軛環面彼此平行，永磁體的兩側面均與轉子磁軛環面彼此垂直；永磁體的外弧面與轉子磁軛的外圓周面彼此共面，永磁體的內弧面與轉子磁軛的內圓周面彼此共面；
10、沿著轉子磁軛的軸向，永磁體在轉子磁軛上環面上的鉛垂投影構成四邊形abcd，轉子磁軛的軸線在轉子磁軛上環面上的鉛垂投影構成點o；直線ab和直線ao之間的夾角為θ1，直線dc和直線do之間的夾角為θ2，且θ＝θ1＝θ2，θ1和θ2即為所述渦卷角θ。
11、作為本專利技術再進一步的方案：轉子的性能計算模型表示如下：
12、
13、
14、式中，f表示轉子產生的扭矩；f1表示轉子的第一階段扭矩；f2表示轉子的第二階段扭矩；f3表示轉子的第三階段扭矩；f4表示轉子的第四階段扭矩；q表示轉子產生的渦流損耗；q1表示轉子的第一階段渦流損耗；q2表示轉子的第二階段渦流損耗；q3表示轉子的第三階段渦流損耗。
15、作為本專利技術再進一步的方案：使用有限元分析軟件構建盤式電機模型，然后將不同渦卷角的轉子裝配到同一個盤式電機模型中，在盤式電機運行過程中獲得各個轉子對應的扭矩和渦流損耗；然后對獲得的數據進行數理統計分析，以此構建當前盤式電機模型對應的轉子的性能計算模型；
16、通過改變電機參數以構建多個不同的盤式電機模型，然后將不同渦卷角的轉子裝配到各個盤式電機模型中運行，以獲取各個轉子對應的扭矩和渦流損耗，并基于獲取的扭矩和渦流損耗構建各個盤式電機模型對應的轉子的性能計算模型。
17、作為本專利技術再進一步的方案：所述轉子磁軛的上環面上開設有用于固定安裝永磁體的安裝槽，各個安裝槽繞轉子磁軛周向均勻布置在轉子磁軛上，且各個安裝槽均為沿著轉子磁軛徑向由外向內逐漸縮小的通槽；安裝槽的槽口方向與轉子磁軛的軸向彼此平行，且安裝槽的槽口為可阻擋永磁體沿轉子磁軛軸向滑出安裝槽的收口結構。
18、作為本專利技術再進一步的方案：永磁體兩側面的頂邊均為圓角，安裝槽的槽口處為與該圓角彼此貼合的圓弧面，且該圓弧面的半徑為r1；半徑r1和轉子磁軛的外圓半徑r之間滿足關系：0.016＜r1/r＜0.047。
19、作為本專利技術再進一步的方案：永磁體兩側面上均開設有定位槽，安裝槽槽口處的兩內壁面上均安裝有與定位槽彼此嵌合的定位條，定位條長度方向與安裝槽長度方向彼此平行；定位條的橫截面為矩形，矩形的長度為l，寬度為w，且長度l和寬度w滿足關系：0.5＜l/w＜1.5。
20、作為本專利技術再進一步的方案：直線od和直線oa之間的夾角為θ3，夾角θ3為永磁體的圓心角，且滿足：0.056＜θ3/360＜0.083。
21、作為本專利技術再進一步的方案：轉子磁軛的內圓半徑為r，半徑r滿足：0.5＜r/r＜0.7。
22、與現有技術相比，本專利技術的有益效果是：
23、1、本專利技術采用永磁體斜極技術來降低渦流損耗提高轉子轉矩，永磁體的斜極通過在轉子磁極上引入機械角度的偏移，使得磁通密度波形更加平滑，減少了磁通密度的波動，從而降低了渦流損耗，以此提高電機的轉矩。基于盤式電機模型得到的數據，建立轉子的性能計算模型，并根據性能計算模型準確的預測轉子的性能，即通過具體的數據來表征電機性能的提升程度。
24、2、本專利技術通過在盤式電機的定子封裝盤上開設導流孔來增大定子與空氣的接觸面積，以此在轉子旋轉時能夠增大電機內部的空氣流動，進而起到快速散熱的目的。
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1.一種盤式電機轉子性能計算方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種盤式電機轉子性能計算方法，其特征在于，步驟S1構建的轉子包括圓環狀的轉子磁軛(1)，轉子磁軛(1)的上環面上安裝有多個永磁體(2)，各個永磁體(2)繞轉子磁軛(1)周向均勻布置，且各個永磁體(2)均沿同一時針方向傾斜布置在轉子磁軛(1)上，以構成渦卷狀分布狀態。
3.根據權利要求2所述的一種盤式電機轉子性能計算方法，其特征在于，各個永磁體(2)均為沿著轉子磁軛(1)徑向由外向內逐漸縮小的扇形板狀，永磁體(2)的板面與轉子磁軛(1)環面彼此平行，永磁體(2)的兩側面均與轉子磁軛(1)環面彼此垂直；永磁體(2)的外弧面與轉子磁軛(1)的外圓周面彼此共面，永磁體(2)的內弧面與轉子磁軛(1)的內圓周面彼此共面；
4.根據權利要求3所述的一種盤式電機轉子性能計算方法，其特征在于，轉子的性能計算模型表示如下：
5.根據權利要求4所述的一種盤式電機轉子性能計算方法，其特征在于，使用有限元分析軟件構建盤式電機模型，然后將不同渦卷角的轉子裝配到同一個盤式電機模
6.根據權利要求2-5中任一項所述的一種盤式電機轉子性能計算方法，其特征在于，所述轉子磁軛(1)的上環面上開設有用于固定安裝永磁體(2)的安裝槽(11)，各個安裝槽(11)繞轉子磁軛(1)周向均勻布置在轉子磁軛(1)上，且各個安裝槽(11)均為沿著轉子磁軛(1)徑向由外向內逐漸縮小的通槽；安裝槽(11)的槽口方向與轉子磁軛(1)的軸向彼此平行，且安裝槽(11)的槽口為可阻擋永磁體(2)沿轉子磁軛(1)軸向滑出安裝槽(11)的收口結構。
7.根據權利要求6所述的一種盤式電機轉子性能計算方法，其特征在于，永磁體(2)兩側面的頂邊均為圓角，安裝槽(11)的槽口處為與該圓角彼此貼合的圓弧面，且該圓弧面的半徑為R1；半徑R1和轉子磁軛(1)的外圓半徑R之間滿足關系：0.016＜R1/R＜0.047。
8.根據權利要求6所述的一種盤式電機轉子性能計算方法，其特征在于，永磁體(2)兩側面上均開設有定位槽(21)，安裝槽(11)槽口處的兩內壁面上均安裝有與定位槽(21)彼此嵌合的定位條(111)，定位條(111)長度方向與安裝槽(11)長度方向彼此平行；定位條(111)的橫截面為矩形，矩形的長度為l，寬度為w，且長度l和寬度w滿足關系：0.5＜l/w＜1.5。
9.根據權利要求3所述的一種盤式電機轉子性能計算方法，其特征在于，直線OD和直線OA之間的夾角為θ3，夾角θ3為永磁體(2)的圓心角，且滿足：0.056＜θ3/360＜0.083。
10.根據權利要求9所述的一種盤式電機轉子性能計算方法，其特征在于，轉子磁軛(1)的內圓半徑為r，半徑r滿足：0.5＜r/R＜0.7。
...【技術特征摘要】
1.一種盤式電機轉子性能計算方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種盤式電機轉子性能計算方法，其特征在于，步驟s1構建的轉子包括圓環狀的轉子磁軛(1)，轉子磁軛(1)的上環面上安裝有多個永磁體(2)，各個永磁體(2)繞轉子磁軛(1)周向均勻布置，且各個永磁體(2)均沿同一時針方向傾斜布置在轉子磁軛(1)上，以構成渦卷狀分布狀態。
3.根據權利要求2所述的一種盤式電機轉子性能計算方法，其特征在于，各個永磁體(2)均為沿著轉子磁軛(1)徑向由外向內逐漸縮小的扇形板狀，永磁體(2)的板面與轉子磁軛(1)環面彼此平行，永磁體(2)的兩側面均與轉子磁軛(1)環面彼此垂直；永磁體(2)的外弧面與轉子磁軛(1)的外圓周面彼此共面，永磁體(2)的內弧面與轉子磁軛(1)的內圓周面彼此共面；
4.根據權利要求3所述的一種盤式電機轉子性能計算方法，其特征在于，轉子的性能計算模型表示如下：
5.根據權利要求4所述的一種盤式電機轉子性能計算方法，其特征在于，使用有限元分析軟件構建盤式電機模型，然后將不同渦卷角的轉子裝配到同一個盤式電機模型中，在盤式電機運行過程中獲得各個轉子對應的扭矩和渦流損耗；然后對獲得的數據進行數理統計分析，以此構建當前盤式電機模型對應的轉子的性能計算模型；
6.根據權利要求2-5中任一項所述的一種盤式電機轉子性能計算方法，其特征在于，所述轉子磁軛(1)的上環面上開設有用于固定安裝永磁體(2)的...
【專利技術屬性】
技術研發人員：燕浩，鄒永智，劉鑫，張虎，蘇曉珍，陳亮，
申請(專利權)人：合肥工業大學，
類型：發明
國別省市：
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