[发明专利]永磁体涡流损耗的优化方法

说明书

本发明涉及一种永磁体涡流损耗的优化方法，包括以下步骤：1）选取非同心磁极永磁电机的永磁体区域以子域法模型为基础，采用混合分区域的方法对不同形状的永磁体进行径向和周向分域；2）构建非同心磁极永磁电机的永磁体涡流损耗模型；3）得到优化后的非同心磁极永磁电机永磁体区域的偏心距，最后按照偏心距设置非同心磁极永磁电机永磁体区域。本发明对非同心磁极参数优化，得到转子涡流损耗最低时的偏心距指标，设计电机，从而降低了电机的永磁体涡流损耗。解决现有方法精度低，时间长，通用性较差等问题。

技术领域

本发明涉及永磁电机损耗的技术领域，具体涉及一种计及谐波条件下非同心磁极的永磁同步电机的降低永磁体涡流损耗的优化方法。

背景技术

非同心磁极永磁电机有着转矩脉动小，功率密度高等优点，广泛应用在高精度伺服电机领域。但由于永磁体散热条件差，在变频器供电时，电枢绕组中的高频电流谐波在永磁体中产生大量的涡流损耗会造成永磁体温升过高，永磁体存在退磁风险。非同心磁极广泛应用在高精度永磁伺服电机中，为便于电机的设计，保证电机运行的稳定性。快速准确的计算非同心磁极下永磁体的涡流损耗至关重要

由于诺依曼和连续性组合边界条件限制，目前子域法计算涡流损耗时主要采用将非同心磁极永磁体等效为一块矩形永磁体使各子域边界平行，这种等效法计算精度低。而有限元的方法计算转子涡流损耗计算时间长，模型通用性较差，在对不同结构的高精度伺服永磁电机建模和计算都需要大量的时间，不利于电机设计。

发明内容

发明目的：

本发明提供一种计及谐波条件下非同心磁极的永磁同步电机的永磁体涡流损耗的优化方法，其目的在于解决现有方法精度低，时间长，通用性较差等问题，以降低永磁体涡流损耗。

技术方案：

一种永磁体涡流损耗的优化方法，包括以下步骤：

1)选取非同心磁极永磁电机的永磁体区域以子域法模型为基础，采用混合分区域的方法对不同形状的永磁体进行径向和周向分域，从而分别得到不同形状的永磁体的内径、外径表达式，以及不同形状永磁体的同心磁极区域和非同心磁极区域的等效厚度；

2)根据步骤1)中不同形状的永磁体的内径、外径表达式，以及永磁体同心区域涡流表达式，构建非同心磁极永磁电机的永磁体涡流损耗模型；

3)根据步骤1)中不同形状永磁体的同心磁极区域和非同心磁极区域的等效厚度，以及步骤2)中永磁体涡流损耗模型，当永磁体涡流损耗模型中损耗最小时，得到优化后的非同心磁极永磁电机永磁体区域的偏心距，最后按照偏心距设置非同心磁极永磁电机永磁体区域。

步骤1)中通过径向分区域法将永磁体区域分为同心磁极区域和非同心磁极区域，将非同心区域部分通过周向分区域为多个等厚度的区域。

步骤1)和步骤2)中，永磁体形状为外极弧削角、弓形永磁体削角或者内极弧削角。

步骤1)中，

当永磁体形状为外极弧削角时，同心区域部分的永磁体内径和外径分别为R_rw和R_1w；

非同心区域部分内径为R_1w，外径R_pmw的表达式为：

式中，h为永磁体的偏心距，θ₁为静止坐标永磁体的周向角度，R_2w为外极弧削角永磁体的削角半径；

当永磁体形状为弓形永磁体时，同心区域部分的永磁体内径和外径分别为R_rg和R_1g；

非同心区域部分包含削角部分和未削角部分，弓形永磁体的削角部分半径为：