【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于永磁同步電機領域，尤其涉及一種降低永磁同步電機轉矩脈動的磁極優化方法。
技術介紹
1、永磁同步電機由于具有穩定運行可靠性，有效的提高了電機的效率和功率密度，近年來被廣泛應用于汽車、航空航天、家電等領域。
2、永磁同步電機由定子、轉子、機殼、端蓋等器件構成。定子基本與異步感應電機相同，采用疊片設計以減小鐵心鐵耗。轉子鐵心采用實心的或用疊片疊壓而成。永磁同步電機轉子具有結構簡單，高功率密度、高效率等優點，可以顯著提高整個系統的傳動性能。但是，隨著工業技術的不斷發展，對電機運行精度的要求越來越高，因此，有必要設計出一種降低永磁同步電機轉矩脈動的磁極優化方法，來降低電機轉矩脈動，從而提高電機動態性能，適應目前的市場需求。
技術實現思路
1、為了解決上述技術問題，專利技術人根據自己在電機領域積累的豐富經驗，研發出了一種降低永磁同步電機轉矩脈動的磁極優化方法。
2、本專利技術采用的技術方案是：一種降低永磁同步電機轉矩脈動的磁極優化方法，包括以下步驟：
3、步驟1，利用解析法對負載運行時的定子磁動勢和階梯型永磁體勵磁磁勢諧波進行分析；
4、步驟2，分別得到由電樞磁勢諧波和永磁體勵磁磁勢產生的氣隙磁密諧波幅值和階次；
5、步驟3，獲得永磁勵磁和電樞磁勢共同作用下的合成磁場，進而計算負載運行時總輸出轉矩，并獲得工作諧波與平均輸出轉矩、轉矩脈動關系；
6、步驟4，基于磁場工作諧波與輸出轉矩關系，通過調整階梯型磁極參數
7、進一步，步驟3求解電機負載運行時總輸出轉矩表達式：
8、
9、其中，dsi為定子內徑，δ為氣隙長度，p為永磁磁極極對數；μ0為空氣磁導率，取4π*10-7h/m；bsν為電樞磁場各次諧波幅值；brn為永磁磁場各次諧波幅值；ω為通入電流電角速度，νt為電樞磁場時間諧波次數；ν為電樞磁動勢空間諧波次數；n為永磁磁動勢空間諧波次數；θsr為定轉子初始位置角。
10、進一步，所述階梯型永磁體組件初始時刻產生的氣隙磁密各次諧波幅值可表示為：
11、
12、其中，p為永磁磁極極對數，c為永磁體層數；αp1＝θm1·p/π，αp2＝θm2·p/π，…，αpc＝θmc·p/π分別為各層子永磁體的極弧系數，其中θm1、θm2、…、θmc分別為各層永磁體弧長所占的圓心角，單位為弧度；hm1、hm2、…、hmc分別為階梯型永磁組件的各層子永磁體的厚度。
13、本專利技術與現有技術相比，具有以下有益效果：
14、1、本專利技術利用解析法建立磁極參數與磁場工作諧波表達式，進而根據磁場工作諧波與總轉矩關系，通過調整階梯型磁極參數維持與平均轉矩相關階次的氣隙磁密幅值不變，降低與轉矩脈動相關階次的氣隙磁密幅值，降低了電機設計工作量，節約電機優化時間。
15、2、利用本專利技術提出的磁極優化方法得到的電機可以輸出期望平均轉矩同時降低轉矩脈動，具有更優的轉矩性能。
16、3、同時，本專利技術中電機磁極為非斜極結構，與傳統斜極、磁極偏移等方法對比，可以避免引入斜極效應而使電磁轉矩下降的不利影響。能適應目前市場的需求，創造出較好的經濟效益。
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1.一種降低永磁同步電機轉矩脈動的磁極優化方法，其特征在于，該方法采用階梯型永磁體組件嵌于轉子鐵芯表面，且轉子與定子同軸分布，降低轉矩脈動的磁極，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述一種降低永磁同步電機轉矩脈動的磁極優化方法，其特征在于，在步驟1中，經過分析得到極下定子磁動勢，如下：
3.根據權利要求1所述一種降低永磁同步電機轉矩脈動的磁極優化方法，其特征在于，在步驟1中，經過分析得到永磁勵磁磁勢具體如下：
4.根據權利要求1所述一種降低永磁同步電機轉矩脈動的磁極優化方法，其特征在于，步驟2中，電樞磁勢諧波產生的氣隙磁密諧波，具體如下：
5.根據權利要求1所述一種降低永磁同步電機轉矩脈動的磁極優化方法，其特征在于，步驟2中，電樞磁勢諧波產生的氣隙磁密諧波，具體如下：
6.根據權利要求1所述一種降低永磁同步電機轉矩脈動的磁極優化方法，其特征在于，步驟3求解電機負載運行時總輸出轉矩表達式：
7.根據權利要求1所述一種降低永磁同步電機轉矩脈動的磁極優化方法，其特征在于，所述階梯型永磁體組件初始時刻產生的氣隙磁密各
8.根據權利要求7所述一種降低永磁同步電機轉矩脈動的磁極優化方法，其特征在于，所述階梯型永磁體組件包括p對永磁體，永磁磁極的對數是能調整的；每一對永磁磁極包括磁化方向不同的兩個永磁體，2p個永磁體均勻嵌在轉子鐵芯的外表面上；每個永磁體由多層關于徑向軸線對稱但厚度和極弧系數不同的多個子永磁體組合而成。
...【技術特征摘要】
1.一種降低永磁同步電機轉矩脈動的磁極優化方法，其特征在于，該方法采用階梯型永磁體組件嵌于轉子鐵芯表面，且轉子與定子同軸分布，降低轉矩脈動的磁極，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述一種降低永磁同步電機轉矩脈動的磁極優化方法，其特征在于，在步驟1中，經過分析得到極下定子磁動勢，如下：
3.根據權利要求1所述一種降低永磁同步電機轉矩脈動的磁極優化方法，其特征在于，在步驟1中，經過分析得到永磁勵磁磁勢具體如下：
4.根據權利要求1所述一種降低永磁同步電機轉矩脈動的磁極優化方法，其特征在于，步驟2中，電樞磁勢諧波產生的氣隙磁密諧波，具體如下：
5.根據權利要求1所述一種降低永磁同步電機轉矩脈動的磁極優化方法，其特...
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳志輝，段津津，朱華，
申請(專利權)人：南京思來機器人有限公司，
類型：發明
國別省市：
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