[发明专利]一种降低永磁电机振动的混合永磁体结构设计方法

权利要求书

1.一种降低永磁电机振动的混合永磁体结构设计方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤1，确定传统永磁电机的尺寸参数，包括槽极配比、定子内外径尺寸、定转子气隙长度、传统永磁体的极弧系数和厚度等参数；

步骤2，对传统电机进行建模，采用有限元对所建模型进行仿真，求解电磁力并进行谐波分析，确定引起电机振动的主要振动阶次和永磁磁密谐波阶次；

步骤3，根据电机尺寸参数，确定混合永磁体结构模型，永磁体混合块数和永磁体种类；

步骤4，利用解析法构建混合永磁体的磁动势表达式，采用数值法对混合永磁体结构的磁动势进行谐波分析；

步骤5，采用多目标遗传算法降低永磁体磁动势谐波含量，确定混合永磁体结构中各项变量参数；

步骤6，将优化后的混合永磁体结构模型导入有限元软件进行仿真，计算永磁磁密谐波与电磁力谐波；

步骤7，将电机三维模型与电磁模型在有限元软件中进行多物理场耦合，进行电机振动分析，得到混合永磁体结构的振动结果，验证本发明的有效性。

2.根据权利要求1所述的一种降低永磁电机振动的混合永磁体结构设计方法，其特征在于，所述步骤1中，采用的电机为48槽/8极永磁同步电机，包含定子、绕组、永磁体、转子等四个部分；最外层为定子，定子槽中包含绕组，最内层为转子，永磁体粘接在转子外表面；绕组结构为单层模块化双三相互差30°配置；其中传统结构永磁体采用钐钴永磁体SmCo32。

3.根据权利要求1所述的一种降低永磁电机振动的混合永磁体结构设计方法，其特征在于，所述步骤2中，电机主要振动是6倍频处的二阶振动和12倍频处的零阶振动；其中12倍频处的零阶振动主要是永磁体基波4次与44次谐波，永磁体12次谐波与36次谐波，永磁体20次谐波和28次谐波作用产生；其中6倍频处的二阶振动主要是永磁体20次与电枢26次、30次，永磁体28次与电枢26次谐波作用产生。

4.根据权利要求1所述的一种降低永磁电机振动的混合永磁体结构设计方法，其特征在于，所述步骤3中，所采用的混合永磁体结构为中间部分是剩磁高的钐钴永磁体SmCo32，其剩磁为1.13T；两侧是剩磁较低的钐钴永磁体SmCo24，其剩磁为1.01T；混合永磁体在充磁前用胶水粘合，并以最大剩磁1.13T对混合后的永磁体进行平行充磁。

5.根据权利要求1所述的一种降低永磁电机振动的混合永磁体结构设计方法，其特征在于，所述步骤4中，混合永磁体结构的永磁体磁化长度表达式l_c为：

其中l_c为永磁体磁化长度；R为永磁体外圆半径；θ为混合永磁体变化角度；h_pm为永磁体高度；α_p为极弧系数；p为极对数。

6.根据权利要求1所述的一种降低永磁电机振动的混合永磁体结构设计方法，其特征在于，所述步骤4中，混合永磁体结构的永磁体计算磁动势表达式F_c为：

其中F_c为混合永磁体结构的永磁体计算磁动势；θ_c1为中间永磁体角度；H_c1为中间永磁体的磁场强度；H_c2为两侧永磁体的磁场强度。

7.根据权利要求1所述的一种降低永磁电机振动的混合永磁体结构设计方法，其特征在于，所述步骤5中，确定多目标遗传算法的优化变量为混合永磁体极弧系数α_p、中间永磁体角度θ_c1和永磁体高度h_pm，并根据混合永磁体结构确定各优化变量的变化范围；多目标遗传算法的优化目标为混合永磁体磁密谐波20次B_20th和28次B_28th幅值最小，平均电磁转矩T_avg最大。