[发明专利]电机齿槽转矩与转矩波动的优化方法及表贴式永磁电机

权利要求书

1.一种电机齿槽转矩与转矩波动的优化方法，其特征在于，所述电机齿槽转矩与转矩波动的优化方法包括：

利用Maxwell仿真软件建立表贴式永磁电机仿真模型；

基于表贴式永磁电机仿真模型对电机的永磁体厚度进行有限元仿真分析，以得到电机在不同永磁体厚度下齿槽转矩与转矩波动的第一优化结果；所述第一优化结果为不同永磁体厚度下的齿槽转矩和转矩波动曲线波动变化数据；

基于表贴式永磁电机仿真模型对电机的偏心距进行有限元仿真分析，以得到电机在不同偏心距下齿槽转矩与转矩波动的第二优化结果；所述第二优化结果为不同永磁体偏心距下的齿槽转矩和转矩波动曲线波动变化数据；

根据电机在不同永磁体厚度下齿槽转矩与转矩波动的第一优化结果和电机在不同偏心距下齿槽转矩与转矩波动的第二优化结果，筛选出处于1mm-4mm范围中的永磁体厚度和处于5mm-30mm范围中的偏心距，并根据筛选出来的永磁体厚度和偏心距确定所述表贴式永磁电机的机械结构；

其中，所述基于表贴式永磁电机仿真模型对电机的永磁体厚度进行有限元仿真分析，以得到电机在不同永磁体厚度下齿槽转矩与转矩波动的第一优化结果的步骤包括：

在保持所述表贴式永磁电机的机械极弧系数不变，以及模拟表贴式永磁电机以第一预设转速空载运行的条件下，根据表贴式永磁电机仿真模型计算得出电机在不同永磁体厚度下的齿槽转矩峰峰值；

在所述表贴式永磁电机的转速保持不变的条件下，基于表贴式永磁电机仿真模型对电机输入额定电流，得到电机永磁体在不同厚度下的额定转矩波峰值与额定转矩波谷值；

将所述额定转矩波峰值与所述额定转矩波谷值代入第一预设公式得出所述表贴式永磁电机的转矩波动系数；

所述将所述额定转矩波峰值与所述额定转矩波谷值代入第一预设公式得出所述表贴式永磁电机的转矩波动系数具体为：

通过第一预设公式计算得到所述表贴式永磁电机转矩波动系数；其中，K_Tb为转矩波动系数，T_max为额定转矩波峰值，T_min为额定转矩波谷值；

所述基于表贴式永磁电机仿真模型对电机的偏心距进行有限元仿真分析，以得到电机在不同偏心距下齿槽转矩与转矩波动的第二优化结果的步骤包括：

在保持所述表贴式永磁电机的机械极弧系数不变，以及所述表贴式永磁电机的最小气隙不变的条件下，根据表贴式永磁电机仿真模型计算得出电机在不同永磁体偏心距下的齿槽转矩和转矩波动系数。

2.如权利要求1所述的电机齿槽转矩与转矩波动的优化方法，其特征在于，所述基于表贴式永磁电机仿真模型对电机的永磁体厚度进行有限元仿真分析，以得到电机在不同永磁体厚度下齿槽转矩与转矩波动的第一优化结果的步骤之前包括：

利用所述表贴式永磁电机仿真模型计算得到空载气隙磁密；

对所述空载气隙磁密进行快速傅里叶变换，以得到气隙磁密基波幅值和气隙磁密谐波幅值；

模拟所述表贴式永磁电机以第二预设转速空载运行的条件下，将所述气隙磁密基波幅值和所述气隙磁密谐波幅值代入第二预设公式得出所述表贴式永磁电机的空载气隙磁密谐波畸变率；

根据所述空载气隙磁密谐波畸变率，以判断所述永磁体厚度和所述永磁体偏心距的优化结果；

其中，所述将所述气隙磁密基波幅值和所述气隙磁密谐波幅值代入第二预设公式得出所述表贴式永磁电机的空载气隙磁密谐波畸变率具体为：

通过第二预设公式计算得出空载气隙磁密谐波畸变率；其中，为空载气隙磁密谐波畸变率，B_m1为空载气隙磁密基波幅值，B_mk为各阶次空载气隙磁密谐波幅值，m为空载气隙磁密谐波阶次级。

3.如权利要求1所述的电机齿槽转矩与转矩波动的优化方法，其特征在于，所述表贴式永磁电机的磁芯为冷轧无取向硅钢材料。

4.一种表贴式永磁电机，其特征在于，所述表贴式永磁电机包括如权利要求1-3任一所述的电机齿槽转矩与转矩波动的优化方法。