[发明专利]一种基于精确保角映射的转子偏心分析方法

说明书

本发明公开了一种基于精确保角映射的转子偏心分析方法，所述的转子偏心分析方法包括如下步骤：通过双线性映射将转子偏心的表贴式电机气隙区域映射到定转子同心的带齿槽的环形气隙区域，通过对数映射将带齿槽的环形气隙区域映射到多边形气隙区域，通过Schwarz‑Christoffel映射将多边形气隙区域映射到矩形气隙区域，最后通过指数映射将矩形气隙区域映射到两个无槽的同心圆气隙区域。根据黑格方程可计算出无槽的同心圆气隙区域的电磁场分布；通过上述的4个保角映射的逆变换可以得到原来的转子偏心下的电机的气隙磁场分布，继而求出转子偏心电机感应电压和电磁转矩。在计算动偏心和静偏心的时间比有限元计算时间短，且预测结果和有限元结果完全一致。

技术领域

本发明涉及电机电磁场分析领域，特别是涉及一种基于精确保角映射的转子偏心分析方法。

背景技术

永磁电机气隙磁场分析是电机设计和性能计算的基础，一般采用数值法或解析法求解。有限元拥有计算精度高、适用范围广的特点，但是计算时间长，从而延长了计算周期。而解析法拥有计算速度快的特点，但是精度相对有限元低。在电机的初始优化设计过程中，一般先在用解析法进行建模优化。在得到一个合适的电机定转子基本结构后，再采用有限元法进行进一步的优化设计与结果验证。

使用解析法求解电机电磁场的方法主要有子域法(典型如专利CN105005692A)、磁路法(典型如专利CN103823926A)等，但是这些方法都无法考虑电机的转子偏心情况。而由于制造工艺、结构变形和轴承误差等在现实生产制造中不可避免的影响因素，电机的转子往往是和定子是偏心的，从而导致电机的性能产生变化。为了精确预测转子偏心电机的电磁性能，本发明提出了一种基于精确保角映射的转子偏心分析方法，它可以将偏心的电机通过保角映射变换成同心的电机，从而考虑到转子偏心的影响，本发明具有精度高、计算速度快的特点。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是难以对电机转子偏心下的电磁场进行解析法分析的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：

一种基于精确保角映射的转子偏心分析方法，包括如下步骤：

1.通过双线性映射将转子偏心电机的气隙区域映射到定转子同心的带齿槽的环形气隙区域；

2.通过对数映射将定转子同心的带齿槽的环形气隙区域映射到多边形气隙区域；

3.通过Schwarz-Christoffel映射将多边形气隙区域映射到矩形气隙区域；

4.通过指数映射将矩形气隙区域映射到两个无槽的同心圆气隙区域，根据黑格方程计算出无槽的同心圆气隙区域的磁感应强度分布；

5.利用步骤4得到的无槽的同心圆气隙区域的磁感应强度分布，通过步骤1-4的保角映射的逆变换得到转子偏心电机的气隙磁场分布，进一步得到转子偏心电机的感应电压和电磁转矩。

进一步的，步骤1所述双线性映射的公式如下：

d＝c₀e^jβ

其中S表示偏心电机的气隙区域，T表示环形气隙区域，电机的定子内径为R_s，转子外径为R_r，ρ_d表示O_sO_r距离，β表示O_sO_r与水平轴的夹角。

进一步的，步骤2所述对数映射的公式为Z＝log(T)，其中Z表示多边形气隙区域。