[发明专利]计及边缘扩散效应的BSRM建模方法

说明书

技术领域

本发明涉及无轴承开关磁阻电机及其控制领域，特别涉及一种计及边缘扩散效应的BSRM建模方法。

背景技术

无轴承开关磁阻电机(bearinglessswitchedreluctancemotor,BSRM)是发展迅速的磁悬浮技术与开关磁阻电机(switchedreluctancemotor,SRM)的结合，兼有结构简单坚固、成本低、调速范围宽、运行可靠性高和允许转速高、摩擦功耗小、无需润滑和寿命长等优点，在高速、超高速运行场合具有突出优势，是高速电机研究领域的热点之一。

实际电机中电磁场的磁路分布极为复杂，磁通并非完全限制在气隙磁路中，气隙内磁通分布和磁力线分布也并非完全均匀，在气隙边缘部分有向外扩散的趋势，使得气隙中磁力线产生一定的弯曲变形，将此现象称之为“气隙边缘效应”。

BSRM将主绕组和悬浮绕组叠绕在定子极上，利用主绕组电流和悬浮绕组电流相互作用形成径向力实现转子悬浮。与普通SRM相比，BSRM不仅存在因磁路饱和引起的非线性，而且电磁转矩与径向悬浮力之间、α和β方向的径向悬浮力之间均存在非线性的耦合关系，进而导致BSRM精确建模困难。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种计及边缘扩散效应的BSRM建模方法，实现计及边缘扩散效应的BSRM解析建模，建模精度高。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种计及边缘扩散效应的BSRM建模方法，包括：

根据BSRM气隙的定子和转子活动区域，分别选取转子齿极偏离定子齿极角度θ＝0°和θ≠0°时的，计及边缘扩散效应的麦克斯韦应力法积分路径；

根据所述麦克斯韦应力法积分路径，计算θ＝0°和θ≠0°时的气隙磁密；

根据所述气隙磁密计算得到转子齿极所受α、β方向悬浮力和电磁转矩；

建立BSRM的α、β方向悬浮力和电磁转矩解析模型。

实施本发明，具有如下有益效果：本发明实现了BSRM精确建模，建模精度高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是三相12/8结构BSRM的结构示意图；

图2是本发明提供的计及边缘扩散效应的BSRM建模方法的一个实施例的流程示意图；

图3是θ＝0°时气隙a1处定、转子相对位置示意图；

图4是θ＜0°时气隙a1处定、转子相对位置示意图；

图5是θ＞0°时气隙a1处定、转子相对位置示意图；

图6所示为α方向悬浮力F_α和电磁转矩与虚位移法、传统麦克斯韦应力法和有限元仿真结果对比图；

图7所示为β方向悬浮力F_β和电磁转矩与虚位移法、传统麦克斯韦应力法和有限元仿真结果对比图；

图8所示为电磁转矩T和电磁转矩与虚位移法、传统麦克斯韦应力法和有限元仿真结果对比图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例研究对象为三相12/8结构BSRM，图中仅画出了A相的主绕组(N_ma)、α方向悬浮绕组(N_sa1)和β方向悬浮绕组(N_sa2)。N_ma由相隔90°的4个极绕组正串而成，而N_sa1、N_sa2分别由α、β方向径向相对的2个悬浮绕组反串而成。N_ma产生偏置磁通，N_sa1分别对此偏置磁通产生增强(气隙a1处)、削弱(气隙a3处)的作用，由此产生不平衡磁拉力。同理，通过N_sa2对N_ma偏置磁场在气隙a2处的增强及在气隙a4处的削弱作用，也产生不平衡磁拉力。对磁拉力进行分解，可得到α、β方向悬浮力F_α、F_β。