[发明专利]一种基于交流铜损快速计算的电机定子绕组优化设计方法

权利要求书

1.一种基于交流铜损快速计算的电机定子绕组优化设计方法，具体包括以下步骤：

(1)在有限元分析软件中，建立电机简化有限元模型，并进行电磁仿真分析；

(2)对简化有限元模型所得仿真分析结果进行采样，获取电机定子槽内采样点位置的磁密信息，线性插值获得电机定子槽内任意位置的磁密波形；

(3)确定定子绕组的线型、尺寸、串并联匝数、并绕股数及所处槽内位置各参数，代入交流损耗解析计算公式分别求解直流损耗、涡流损耗和环流损耗；

(4)判断定子绕组当前形式是否满足交流损耗最小要求：如果尚未满足，则返回步骤(3)修改定子绕组参数，重新计算绕组交流损耗；如果满足铜损要求，则定子绕组优化设计完成。

2.根据权利要求1所述的基于交流铜损快速计算的电机定子绕组优化设计方法，其特征在于，步骤(1)中建立的简化有限元模型将电机定子绕组部分的实际细化导体用一整块等效导体替代，仅输入导体数目信息，快速实现电磁仿真分析。

3.根据权利要求1所述的基于交流铜损快速计算的电机定子绕组优化设计方法，其特征在于，步骤(2)中将定子槽内定子绕组区域划分为若干个最小矩形采样单元，取各最小矩形采样单元的顶点为采样点，读取各采样点的x轴方向磁密B_x和y轴方向磁密B_y的周期变化波形，对其进行线性插值，获得电机定子槽内任意位置的磁密波形；其中，最小矩形采样单元沿x轴方向长度为2a，沿y轴方向长度为2b，a的取值为定子槽宽的1/10～1/6，b的取值在能被定子槽深整除的前提下为a的50％～300％。

4.根据权利要求3所述的基于交流铜损快速计算的电机定子绕组优化设计方法，其特征在于，步骤(2)在各最小矩形采样单元中对其四个采样点的磁密信息进行线性插值；其中，最小矩形采样单元四个顶点坐标分别为：i点(-a,-b)、j点(a,-b)、l点(-a,b)和m点(a,b)，则最小矩形采样单元内任意点(x,y)处的x轴方向磁密B_x(x,y)和y轴方向磁密B_y(x,y)表达式为：

其中B_{x_i}、B_{x_j}、B_{x_l}和B_{x_m}分别表示采样点i、j、l和m点x轴方向磁密，B_{y_i}、B_{y_j}、B_{y_l}和B_{y_m}分别表示采样点i、j、l和m点y轴方向磁密，N_i、N_j、N_l和N_m分别表示采样点i、j、l和m点的磁密系数，其计算公式为：