本发明属于电机电磁性能技术领域,公开了一种考虑硅钢片非线性特性的永磁电机解析方法、系统及应用,在极坐标系下,将永磁电机求解域划分为不同的子域,包括:定子轭、定子齿/槽、齿尖/槽开口等;分别建立各子域矢量磁位的微分方程,并求得各子域矢量磁位的通解形式;利用磁场边界条件,得到各子域矢量磁位的通解,进而获取定/转子铁芯的磁通密度;结合软磁材料磁通密度‑相对磁导率特性曲线,通过迭代算法获取定转子铁芯的动态相对磁导率;根据迭代算法获取的定转子铁芯相对磁导率,计算永磁电机的气隙磁密和相关电磁性能。本发明能够快速求解不同结构与充磁方式的永磁电机气隙磁密、反电势、齿槽转矩、不平衡磁拉力、电磁转矩等性能。
1.一种考虑硅钢片非线性特性的永磁电机解析方法,其特征在于,所述考虑硅钢片非线性特性的永磁电机解析方法包括:在极坐标系下,将永磁电机求解域划分为不同的子域,包括:定子轭、定子齿/槽、齿尖/槽开口、气隙、永磁体和转子轭;分别建立各子域矢量磁位的微分方程,并求得各子域矢量磁位的通解形式;利用磁场边界条件,得到各子域矢量磁位的通解,进而获取定/转子铁芯的磁通密度;结合软磁材料磁通密度-相对磁导率特性曲线,通过迭代算法获取定转子铁芯的动态相对磁导率;根据迭代算法获取的定转子铁芯相对磁导率,计算永磁电机气隙磁密和电磁性能;所述分别建立各子域矢量磁位的微分方程包括:在极坐标系下,将永磁电机求解域划分为不同的子域包括,根据激励源的不同,建立各子域矢量磁位的微分方程:式中,μ0为真空的磁导率,N=diag(-N,...,0,...,N),N为最高谐波阶数,和分别为径向和切向磁导率系数矩阵,和分别为永磁体径向和切向磁化强度系数矩阵,为由电流密度的复式傅里叶系数构成的列向量;对于未开槽的子域,其径向和切向磁导率相等,气隙子域μc,r=μc,θ=1,定/转子轭域内μc,r=μc,θ=μc,表贴式永磁体域内μc,r=μc,θ=μre;对于开槽的子域,定转子铁芯开槽会引起在不同介质的交界处的磁导率不连续,表面嵌入式永磁体/转子槽、定子齿/绕组槽以及定子齿尖/槽开口域磁导率的径向和切向分量分别按下式计算:式中,其中,bx可代表定子绕组槽、定子槽开口和转子槽的宽度,by可代表定子齿、定子齿尖和转子齿的宽度;所述利用磁场边界条件,得到各子域矢量磁位的通解,进而获取定/转子铁芯的磁通密度包括:1)永磁体子域矢量磁位通解为:式中,式中,λk和Wk分别为的特征值和特征向量,I为单位对角矩阵;径向充磁时:式中,Brem为永磁体剩余磁感应强度;表贴式安装时,brp和brt分别为永磁体和极间空气的宽度;表面嵌入式安装方式下,brp和brt分别为转子槽和转子齿宽度;平行充磁时:分段Halbach充磁时:式中,p为永磁体极对数,lm为每极永磁体分块数,γk为第k块径向充磁的永磁体中心位置角,θg为第g块永磁体的中心位置角,为第g块永磁体的充磁方向;2)定子齿/绕组槽子域的矢量磁位通解为:式中,式中,λk和Wk分别为的特征值和特征向量,Nc为单侧线圈匝数,为单侧线圈的横截面积;C1和C2为电机定子槽内线圈的分布矩阵;3)定子轭、转子轭以及气隙子域的矢量磁位通解为:式中,λk=N;4)定子齿尖/槽开口子域矢量磁位通解为:式中,λk和Wk分别为的特征值和特征向量,ak和bk为待求解的系数矩阵;5)边界条件:相邻子域交界面的法向磁密和切向磁场强度分别相等,电机求解域外矢量磁位为零,组成多元矩阵方程,通过求解方程得到矢量磁位中的系数矩阵ak和bk,进而得到各子域矢量磁位的通解:6)根据矢量磁位与磁通密度的关系,得到各子域硅钢片的磁通密度:其中,和分别为磁通密度的径向和切向分量;所述根据迭代算法获取的定转子铁芯相对磁导率,计算永磁电机气隙磁密和电磁性能包括:1)气隙磁密为:左右侧线圈的磁链按下式计算:式中,为定子齿/绕组槽子域的矢量磁位;三相总磁链为:反电动势为:利用气隙磁密,根据Maxwell应力张量法计算永磁电机的转矩,包括空载工况下的齿槽转矩和负载工况的输出转矩,计算公式为:不平衡磁拉力:其中:
本文链接:http://www.vipzhuanli.com/tech/sell/s_2311104.html,转载请声明来源钻瓜专利网。