[发明专利]定转子非重叠区域的BSRM麦克斯韦应力解析建模方法

说明书

本发明公开了一种定转子非重叠区域的BSRM麦克斯韦应力解析建模方法。在BSRM定转子非重叠区域，根据有限元得到的气隙磁路和磁密的分布特点，考虑定子磁通同时交链于两相邻转子齿极，对两相邻转子齿极分别选取两条新型的积分路径，分别求解BSRM电磁转矩的顺时针分量和逆时针分量以及径向悬浮力的顺时针分量和逆时针分量，并进行叠加，从而建立BSRM定转子非重叠区域的麦克斯韦应力法精确解析模型。本发明拓宽了BSRM麦克斯韦应力法解析模型的转子位置角范围，为实现BSRM多相导通精确控制奠定了基础。本发明适用于不同相数和定、转子不同极数组合的双绕组BSRM定转子非重叠区域的麦克斯韦应力法精确解析建模。

技术领域

本发明属于无轴承开关磁阻电机建模技术领域，具体涉及一种定转子非重叠区域的BSRM麦克斯韦应力法解析模型。

背景技术

无轴承开关磁阻电机(bearingless switched reluctance motor，BSRM)是一种集驱动和悬浮于一体的新型磁悬浮电机，具有结构简单、无需润滑、无机械磨损、转速范围宽、容错运行能力优异、寿命长、效率高、成本低等优点，其突破了高转速和大功率的限制，成为工业应用中高速、超高速场合的理想选择对象。

BSRM的主绕组和悬浮绕组均叠绕在定子极上，两者产生的磁场相互叠加，通过控制主绕组电流和悬浮绕组电流，实现电机转子的悬浮和旋转。由于BSRM磁路存在饱和特性，电磁转矩与径向悬浮力之间、径向悬浮力之间存在非线性耦合，使得BSRM精确建模较为困难。

以往的BSRM麦克斯韦应力法建模仅局限于定转子齿极部分重叠的情况，在定转子齿极非重叠情况下，无法基于麦克斯韦应力法得到BSRM的电磁转矩与悬浮力，这不利于实现BSRM的全周期麦克斯韦应力法精确建模以及BSRM多相导通的精确控制。

在定转子齿极非重叠情况下，定子磁通同时交链于两相邻转子齿极，使得定子与两相邻转子齿极间的气隙磁路有别于定转子齿极部分重叠的情况，积分路径、气隙磁密以及电磁转矩和径向悬浮力均随之发生变化，因此，在麦克斯韦应力法的建模背景下，有必要对定转子齿极非重叠情况时的上述问题进行细致研究。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种定转子非重叠区域的BSRM麦克斯韦应力解析建模方法，以解决现有技术中存在的在定转子齿极非重叠情况下，无法基于麦克斯韦应力法得到BSRM的电磁转矩与悬浮力的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种定转子非重叠区域的BSRM麦克斯韦应力解析建模方法，

在BSRM定转子非重叠区域选取积分路径；

根据积分路径分别计算电磁转矩和径向悬浮力；

根据所述电磁转矩和径向悬浮力建立解析模型。

进一步的，所述电磁转矩和径向悬浮力的计算方法包括：

根据积分路径分别计算转子所受电磁转矩的顺时针分量和逆时针分量，并叠加得到电磁转矩；

根据积分路径分别计算转子所受径向悬浮力的顺时针分量和逆时针分量，并叠加得到径向悬浮力。

进一步的，所述积分路径的选取方法包括：

定义所述BSRM定转子非重叠区域；

对所述定转子非重叠区域中的气隙区域进行划分；

根据所述气隙区域进行的划分选取积分路径。

进一步的，所述BSRM定转子非重叠区域的定义包括：

定义研究的定子齿极为定子2齿，所述定子2齿的顺时针方向相邻的齿极分别为定子1齿和转子1齿，所述定子2齿的逆时针方向相邻的齿极分别为定子3齿和转子2齿；