[发明专利]一种两段插入式交替极磁通反向电机及其建模方法

权利要求书

1.一种两段插入式交替极磁通反向电机，包括转子及环套于转子外的定子，定子的内环面成型有多个定子齿，相邻定子齿之间空间形成定子槽，定子槽通过槽宽缩小的定子槽口连通至定子、转子之间空间，所述转子的周向外表面成型有多个转子槽，其特征在于，每个定子齿分别插入有两段永磁体作为磁极，每个定子齿的两段永磁体关于定子齿中心线呈相互对称，且两段永磁体相对于所在定子齿的中心线呈左右分布，每个永磁体均采用径向磁化，且每个永磁体三面埋入所在定子齿中、一面面向定子和转子之间空间，由此每个永磁体均有三面被所在的定子齿包围。

2.根据权利要求1所述的一种两段插入式交替极磁通反向电机，其特征在于，所述永磁体的相对磁导率为 1.05，永磁体的剩磁为1.2 T，电机中电枢绕组的电流密度均为5.5 A/mm²。

3.根据权利要求1所述的一种两段插入式交替极磁通反向电机，其特征在于，所述永磁体的跨角为17°。

4.根据权利要求1所述的一种两段插入式交替极磁通反向电机，其特征在于，所述定子槽的跨角为48°。

5.根据权利要求1所述的一种两段插入式交替极磁通反向电机，其特征在于，所述定子槽口的跨角为12°。

6.一种如权利要求1-5中任意一项所述两段插入式交替极磁通反向电机的解析建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、采用精确子域模型法，将如权利要求1-5中任意一项所述两段插入式交替极磁通反向电机的求解域划分为定子槽子域、定子槽口子域、左侧磁极子域、右侧磁极子域、气隙子域和转子槽子域；

步骤2、确定所述定子槽子域内的电流密度分布，以及左、右侧磁极子域在一个电周期内的磁化强度；

步骤3、将步骤1中划分的各个子域的矢量磁位A的z方向分量作为偏微分方程的求解变量，根据定子槽子域有电流密度分量，左侧和右侧磁极子域有磁化强度分量，确定定子槽子域、左侧磁极子域、右侧磁极子域矢量磁位A的泊松方程，以及定子槽口子域、气隙子域和转子槽子域矢量磁位A的拉普拉斯方程，并通过分离变量法求解各个子域矢量磁位A的通解表达式；

步骤4、利用各个子域之间磁场连续关系，建立边界条件并联立得到矩阵方程，求解步骤3得到的各子域的矢量磁位A的通解表达式中的直流分量和谐波分量系数；

步骤5、将步骤4中求得的各子域矢量磁位A的通解表达式中的直流分量和谐波分量系数，代入到步骤3中求得的矢量磁位A的通解表达式，得到了各个子域的矢量磁位A的完整表达式，进而求出电机的气隙磁密和电磁转矩。

7.根据权利要求6所述的两段插入式交替极磁通反向电机的解析建模方法，其特征在于，根据由麦克斯韦理论可知，电磁转矩是空载状况和电枢反应场的气隙磁密相互作用的结果，步骤5中，为了求解永磁体激励源和电流源激励源单独激励的结果，将其中一个激励源置零，进而分别求出开路场和电枢反应场的气隙磁密，然后对气隙封闭表面上的磁应力进行积分获得瞬时电磁转矩。