[发明专利]低转矩波动连续极永磁同步电机磁极结构稳健性设计方法

权利要求书

1.一种减小转矩波动的连续极永磁同步电机磁极结构稳健性设计方法，包括：

步骤1)在连续极永磁同步电机的磁极结构基础上进行改进，采用在铁极处添加一块永磁体且增加极间气隙而形成混合连续极永磁同步电机磁极结构；

步骤2)选择优化变量，建立优化目标，对改进后的混合连续极永磁同步电机磁极结构进行优化，实现磁极结构稳健性设计；

所述的连续极永磁同步电机的磁极结构包括环形的铁芯和布置在铁芯外周围的铁极和磁极，数量相同的多个铁极和多个磁极沿铁芯圆周交替紧密布置，铁极和磁极之间不具有气隙；在此基础上，磁极保持不变，每个铁极和磁极之间设置气隙，每个铁极在沿同一周向的一半侧改设为辅助永磁体，且辅助永磁体和铁极的另一半侧固定连接形成新的铁极；

所述的连续极永磁同步电机的磁极结构中，铁极和磁极的磁方向交替相反布置，以N极弧长圆心角θ1和S极弧长圆心角θ2的比值为优化变量A，以N极和S极之间的气隙长度圆心角θ3为优化变量B，以辅助永磁体弧长圆心角θ4与S极弧长圆心角θ2的比值为优化变量C，以磁极沿径向的厚度为优化变量D；以减小转矩波动和提高转矩平均值作为优化目标。

2.根据权利要求1所述的一种减小转矩波动的连续极永磁同步电机磁极结构稳健性设计方法，其特征在于：所述的铁极的磁极方向和磁极的充磁方向均沿径向方向，铁极中新增设的辅助永磁体的充磁方向也沿径向方向。

3.根据权利要求1所述的一种减小转矩波动的连续极永磁同步电机磁极结构稳健性设计方法，其特征在于：所述步骤2)具体包括如下步骤：

2.1)确定各个优化变量的取值，建立控制因素水平表，控制因素水平表是由每个优化变量在每个水平下的取值构成；

同时根据选取的优化变量的个数以及各优化变量对应的取值个数获得试验的不同排列组合情况，进而建立控制因素正交表，控制因素正交表是由每个优化变量在每种控制因素试验下的不同水平组合搭配构成；

2.2)根据控制因素水平表再建立噪声因素水平表，噪声因素水平表是由每个优化变量在每个带有噪声因素的水平下的取值构成；

并根据噪声因素的个数及噪声因素水平表建立噪声因素正交表，噪声因素正交表是由每个优化变量在每种噪声因素试验下的不同带有噪声因素的水平组合搭配构成；

2.3)以控制因素正交表为外表，噪声因素正交表为内表，将内表和外表直积进行多次总试验，即在控制因素正交表的每次控制因素试验下进行噪声因素正交表的各次噪声因素试验，每一次总试验对电机运行在额定点时进行有限元分析，计算获得每次总试验下电机的转矩波动Tr和转矩平均值T；

2.4)根据2.3)获得所有总试验的转矩波动Tr，依据信噪比的望小特性计算每种控制因素试验下转矩波动Tr的信噪比S/N，同时获得每种控制因素试验下转矩波动Tr的平均值；

根据2.3)获得所有总试验的转矩平均值T，依据信噪比的望大特性计算每种控制因素试验下转矩平均值T的信噪比S/N，同时获得每种控制因素试验下转矩平均值T的平均值；

2.5)对各种控制因素试验的转矩波动Tr和转矩平均值T的S/N值和平均值进行平均值分析，得到转矩波动、转矩平均值随各优化变量取值的变化情况，得到每个控制因素在每个水平下的转矩平均值及其信噪比的平均值以及每个控制因素在每个水平下的转矩波动及其信噪比的平均值，得到转矩波动的平均值最小时各优化变量的水平取值和转矩平均值的平均值最大时各优化变量的水平取值；

2.6)在2.5)平均值分析的基础上对信噪比S/N进行贡献率分析：计算每个优化变量的波动平方和，根据每个优化变量的波动平方和得到各个优化变量分别对转矩波动、转矩平均值影响的贡献率；

2.7)根据步骤2.6)得到的各优化变量对转矩波动、转矩平均值影响的贡献率，对步骤2.5)得到的转矩波动最小、转矩平均值最大时各优化变量的水平取值进行综合处理，确定磁极结构中优化变量的最终水平取值。