[发明专利]提高同步磁阻电机凸极比的方法

摘要

本发明涉及提高同步磁阻电机凸极比的方法，该方法是以同步磁阻电机固有的定子、转子结构参数为基础，直接从同步磁阻电机的等效d轴及q轴磁路入手得到凸极比的计算公式，同时通过该凸极比的计算公式进一步得到同步磁阻电机凸极比和待优化结构参数间的关系式，通过调整结构参数的取值范围得到更高的凸极比。本发明方法与有限元法相比，可大大减少所占用的计算机内存资源，同时降低了数学运算的难度，既能显著提高SynRM的凸极比，又能实现对SynRM的固有结构参数进行优化。

主权项

提高同步磁阻电机凸极比的方法，其特征在于该方法的具体步骤是：第一步：确定SynRM的结构参数需要确定SynRM的结构参数包括：Ⅰ.测量得到SynRM的转子结构参数，包括绝缘屏障的层数m、相邻两层导磁硅钢片间的绝缘屏障宽度t、铁芯有效长度l，相邻两绝缘屏障间导磁硅钢片的宽度2t、各层绝缘屏障所在圆的圆心以及半径r_i、各层绝缘屏障的张开角度θ_i、转子外径u；Ⅱ.测量确定SynRM的定子内径与转子外径间的气隙长度δ；第二步：d轴磁路总磁阻R_d的等效计算阻碍各层导磁硅钢片磁通流通的各个磁阻之间满足并联关系，通过式(1)等效计算d轴磁路总磁阻R_d：R_d＝R₁//R₂//…//R_j//……   (1)其中，j表示为第j层导磁硅钢片，R_j表示阻碍第j层导磁硅钢片磁通流通的磁阻值，R_j通过式(2)得到：$R_j=\frac{2\·\mathrm{\δ}}{{\mathrm{\μ}}_0\·2\·t\·l},(j=1,2,3...n)---\left(2\right)$式中，μ₀为真空磁导率，其值为4π×10^‑7H/m；n为导磁硅钢片的层数；第三步：q轴磁路总磁阻R_q的等效计算阻碍磁通顺沿转子导磁硅钢片穿过定子内径与转子外径间的气隙的磁阻Ry_i可用式(3)表示；阻碍穿过各层绝缘屏障的磁阻Rq_i可用式(4)表示，而以q轴成对称分布的另一部分阻碍磁通顺沿转子导磁硅钢片穿过定子内径与转子外径间的气隙的磁阻R′y_i依据式(3)计算得到：$R^{\′}{y}_i={\mathrm{Ry}}_i=\left\{\begin{array}{cc}\frac{2\mathrm{\δ}}{{\mathrm{\μ}}_0{s}_0}& (i=1,m+2)\\ \frac{2\mathrm{\δ}}{2{\mathrm{\μ}}_{0}tl}& (i=2,3...m+1)\end{array}\right.---\left(3\right)$阻碍穿过各层绝缘屏障的磁阻R′q_i依据式(4)计算得到：$R^{\′}{q}_i={\mathrm{Rq}}_i=\frac{t}{{\mathrm{\μ}}_0\frac{1}{2}{s}_i},(i=1,2,3...m)---\left(4\right)$式(3)和式(4)中，i表示第i层绝缘屏障；m为绝缘屏障的层数；s₀为导磁硅钢片b₀所在区域的最大轴向面积；s_i为q轴总磁通垂直穿过第i层绝缘屏障的轴向面积；利用‘△‑Y’变换将等效q轴磁路的磁阻的关系进行简化，则经‘△‑Y’变换可得Ry_(i+1)、Ry_i、Rq_i间满足式(5)：$R_{i1}=\frac{R_{y(i+1)}{R}_{yi}}{R_{y(i+1)}+R_{yi}+R_{qi}},(i=1,2,3...m+1)---\left(5\right)$式中，R_i1是关于阻碍磁通顺沿转子导磁硅钢片穿过定子内径与转子外径间的气隙的磁阻Ry_i与阻碍穿过各层绝缘屏障的磁阻Rq_i的函数，而包含有以q轴成对称分布的另一部分阻碍磁通顺沿转子导磁硅钢片穿过定子内径与转子外径间的气隙的磁阻R′y_i与阻碍穿过各层绝缘屏障的磁阻R′q_i的函数R′_i1的计算式同式(5)；然后再循环使用‘△‑Y’变换，即得到q轴磁路的总磁阻计算式，用式(6)等效计算q轴磁路总磁阻R_q：R_q＝(R_i1+…R_i1+…)//(R′_i1+…R′_i1+…)      (6)第四步：建立凸极比与SynRM相关结构参数的关系将第二步和第三步得到的d轴磁路的总磁阻R_q和q轴磁路的总磁阻R_q带入式(7)中，得到d、q轴等效磁路的凸极比K_d计算式，该计算式建立了凸极比K_d与第一步中确定的SynRM的结构参数绝缘屏障宽度t、绝缘屏障的轴向面积s_i、各层绝缘屏障的张开角度θ_i、定子内径与转子外径间的气隙长度δ之间的关系，即建立凸极比与SynRM相关结构参数的关系，$K_d=\frac{R_q}{R_d}---\left(7\right)$第五步：调整结构参数的取值范围，提高SynRM的凸极比根据第四步建立的凸极比与SynRM相关结构参数的关系，以上述绝缘屏障宽度t、绝缘屏障的轴向面积s_i、各层绝缘屏障的张开角度θ_i、定子内径与转子外径间的气隙长度δ中任意一个结构参数为研究对象，找出该结构参数与对应的凸极比的关系，得到在凸极比在最大值附近时，对应的该结构参数的取值范围，实现对SynRM的相关结构参数的优化调整；将调整后的所有结构参数再带入凸极比与SynRM相关结构参数的关系中，最终提高SynRM的凸极比。