[发明专利]混合式步进电机的二维有限元仿真方法

摘要

本发明提供一种混合式步进电机的二维有限元仿真方法，其中混合式步进电机主要包括定子铁心、定子绕组、转子铁心、转子永磁体和转轴等，其中转子铁心为分段式铁心，相邻两段之间相互错开半个转子齿距，永磁体为轴向充磁。仿真方法是，首先通过等效磁路原理，将电机的三维模型等效为二维等效模型，并通过有限元分析软件对二维等效模型进行分析，对结果进行处理后得出电机的实际仿真结果。本发明利用二维的等效模型来分析计算混合式步进电机的自定位转矩和保持转矩，不仅缩短了混合式步进电机的设计周期，而且提高了电机的仿真计算精度。

主权项

一种混合式步进电机的二维有限元仿真方法，混合式步进电机包括定子铁芯、定子绕组、转子铁芯、永磁体和转轴，永磁体为轴向充磁，该混合式步进电机的二维有限元仿真分析方法包括以下步骤：步骤1：确定混合式步进电机二维等效模型的轴向长度，与转子铁芯长度相同，转子铁芯长度为各段转子铁芯长度之和，不包括永磁体轴向长度；步骤2：根据磁路等效原理，确定混合式步进电机二维等效模型的永磁体参数，包括磁极数为2、径向充磁的磁环厚度和磁环内径、外径；步骤3：确定混合式步进电机二维等效模型的等效转子模型，旋转体位转子齿；步骤4：确定混合式步进电机二维等效模型的内静止铁芯模型，包括永磁体内部圆形的内静止铁芯，以及永磁体外部与转子旋转齿之间环形的内静止铁芯，且环形内静止铁芯上有隔磁空气槽；步骤5：确定混合式步进电机二维等效模型的定子冲片定子大齿分布，以原定子冲片为基准，将定子大齿分为左右两组，左边一组沿顺时针方向旋转四分之一个转子齿矩角，右边一组沿着逆时针方向旋转四分之一个转子齿距角；或者左边一组沿逆时针方向旋转四分之一个转子齿矩角，右边一组沿着顺时针方向旋转四分之一个转子齿距角；步骤6：确定混合式步进电机二维等效模型的定子冲片外径，保证二维等效模型中原定子冲片径向横截面齿部面积的一半与轭部面积之和等于定子轭部的轴向横截面积；步骤7：计算等效模型的静态参数。