[发明专利]内置式永磁同步电机设计参数优化方法

权利要求书

1.内置式永磁同步电机设计参数优化方法，其特征在于：包括以下步骤：

基于内置式永磁同步电机的无定子齿槽模型和有定子齿槽模型分别进行有限元分析，得到等效永磁体磁动势模型、气隙磁导函数及空载气隙磁场分布模型，获得电机的空载气隙磁密波形系数；

基于转子磁势位法，利用永磁电机等效磁路模型和绕组函数，得到电机的交轴电枢反应磁场分布模型和直轴电枢反应磁场分布模型，获得电机的电枢反应磁密波形系数；

电机的空载气隙磁密波形系数与电枢反应磁密波形系数的比值即为电机优化后的电枢反应系数；

其中，得到电机的交轴电枢反应磁场分布模型和直轴电枢反应磁场分布模型，具体为：

通过绕组函数获得电机的定子绕组磁动势：

其中，

式中，N₁为定子每相绕组串联匝数，k_dpj为j次绕组因数，j为谐波次数，为A相绕组轴线与直轴夹角，I为每相电流幅值，p为极对数，ω为对应供电频率下的旋转角速度，t为时间，θ_r为转子位置角-电角度；

获得电机定子绕组的交、直轴磁动势分布：

F_s(t,θ_r)＝F_sd(t,θ_r)+F_sq(t,θ_r)

其中，

式中，F_sd(t,θ_r)为定子直轴磁动势，F_sq(t,θ_r)为定子交轴磁动势；

通过永磁电机等效磁路模型求得电机的交、直轴转子磁势位分布F_rq(t,θ_r)、F_sd(t,θ_r)；

基于转子磁势位法，获得电机的交、直轴电枢反应磁场分布模型：

式中，δ为电机气隙物理长度，k_δ为气隙系数。

2.如权利要求1所述的内置式永磁同步电机设计参数优化方法，其特征在于：所述电机的空载气隙磁密波形系数为电机空载气隙磁场分布的气隙磁密基波幅值与气隙磁密最大值的比值。

3.如权利要求1所述的内置式永磁同步电机设计参数优化方法，其特征在于：所述获得电机的空载气隙磁场分布模型，包括以下步骤：

对电机的无定子齿槽模型进行静态电磁场有限元分析，得到等效永磁体磁动势模型；对电机的有定子齿槽模型进行静态电磁场有限元分析，得到等效气隙长度分布函数和等效气隙磁导函数；

基于磁势磁导法获得电机的空载气隙磁场分布模型。

4.如权利要求3所述的内置式永磁同步电机设计参数优化方法，其特征在于：所述对电机的无定子齿槽模型进行静态电磁场有限元分析，得到等效永磁体磁动势模型，具体为：

式中，v为谐波次数，ω为对应供电频率下的旋转角速度，t为时间，p为极对数，θ为转子位置角-机械角度，F_v为v次等效磁动势幅值。

5.如权利要求3所述的内置式永磁同步电机设计参数优化方法，其特征在于：对电机的有定子齿槽模型进行静态电磁场有限元分析，得到等效气隙长度分布函数δ(α,θ)，进而得到等效气隙磁导函数，具体为：

式中，n为谐波次数，z为定子槽数，α为定子绕组A相轴线与特定磁极中心线之间的夹角，θ为转子位置角-机械角度，θ_r为转子位置角-电角度，μ₀为真空磁导率，Λ_n为n次等效气隙磁导幅值。