[发明专利]削弱永磁轮毂电机齿槽转矩的方法

说明书

技术领域

本发明涉及抑制永磁同步电机齿槽转矩领域，尤其涉及一种削弱永磁轮毂电机齿槽转矩的方法。

背景技术

齿槽转矩是永磁同步电机的固有特性，是定子电枢和永磁体相互作用，引起气隙的不均匀分布而产生的齿槽转矩，它是引起电机噪声和振动的主要原因；齿槽转矩的存在会影响电机的运行稳定性和性能，齿槽转矩的抑制一直是永磁同步电机研究的热点问题。目前存在削弱齿槽转矩的方法主要有斜槽、采用不等槽口宽、极槽配合、开辅助槽、斜极、磁极偏移等，其主要通过改变永磁体剩磁密度、电枢参数及极槽比的方法削弱永磁同步电机的齿槽转矩。

斜槽法是目前应用最广泛且最有效的齿槽转矩削弱法，定子齿槽相对于转子磁极倾斜一个定子齿距，就可以完全消除齿槽转矩。但在实际工程应用中，由于电机永磁材料的分散性及电机铁心较短或电机槽数较少时，斜槽法实现起来较为困难，同时也增加了电机的加工难度。采用不等槽口宽配合时，当电机的电枢参数为偶数时，可以通过调整相邻两槽口宽的大小来减小齿槽转矩；但采用不等槽口宽削弱齿槽转矩对于电枢参数为奇数时反而使电机的齿槽转矩增大，此外，槽口宽度的确定还受导线线径、嵌线方式等影响，很难做到结构上槽口宽度的合理。合理的选择极槽配合，使一个齿距内齿槽转矩的周期数增多，可以很好地削弱电机的齿槽转矩，但实际电机设计时电机的极槽数已经给出，很难再根据理论分析选择合理地极槽组合进行齿槽转矩的削弱。此外，合理地开辅助槽可以有效地削弱电机的齿槽转矩，但齿槽转矩的尺寸和开槽数目很难确定，若开辅助槽尺寸和数目设计的不当会导致电机的齿槽转矩大幅度的增加，同时也会增加了电机的加工难度，降低了电机的效率和运行性能。而斜极和磁极偏移是通过改变永磁体的形状进行电机的齿槽转矩削弱，会引起电机永磁材料的浪费和加工的困难。

发明内容

针对上述现有技术中的不足，本发明提供一种削弱永磁轮毂电机齿槽转矩的方法，具有体积小、电机运行效率高、电机运行可靠性强和可适用性强的优点。

为了实现上述目的，本发明提供一种削弱永磁轮毂电机齿槽转矩的方法，包括步骤：

S1：利用一电磁仿真软件建立一二维电机模型；

S2：设置所述二维电机模型的永磁体参数，所述永磁体参数包括一前极永磁体极弧系数初值、一变化范围和一步长；

S3：根据所述永磁体参数获得一前极永磁体极弧系数组，所述前极永磁体极弧系数组包括多个前极永磁体极弧系数；

S4：根据所述永磁体参数并利用所述电磁仿真软件对所述二维电机模型进行仿真，获得一固定时间段内各所述前极永磁体极弧系数所对应的齿槽转矩峰峰值曲线图；

S5：根据所述齿槽转矩峰峰值曲线图获取一最佳前极永磁体极弧系数；

S6：根据所述最佳前极永磁体极弧系数计算一后极永磁体极弧系数；

S7：采用复合永磁体作为一目标永磁轮毂电机的永磁体，所述复合永磁体N极或S极与转子转向的同向端采用一第一永磁材料，所述复合永磁体N极或S极与转子转向的反向端采用一第二永磁材料；通过所述最佳前极永磁体极弧系数和所述后极永磁体极弧系数确定所述第一永磁材料和所述第二永磁材料的用料比例。

优选地，所述电磁仿真软件采用Ansoft Maxwell仿真软件。

优选地，所述S5步骤中：选取所述齿槽转矩峰峰值曲线图中齿槽转矩峰峰值最小的一所述前极永磁体极弧系数作为所述最佳前极永磁体极弧系数。

优选地，所述S6步骤中，通过所述后极永磁体极弧系数与所述最佳前极永磁体极弧系数的和等于所述目标永磁轮毂电机的总体极弧系数，计算获得所述后极永磁体极弧系数。

优选地，所述S7步骤中，所述第一永磁材料和所述第二永磁材料采用所述用料比例后，所述第一永磁材料的极弧系数为所述最佳前极永磁体极弧系数；所述第二永磁材料的极弧系数为所述后极永磁体极弧系数。

优选地，所述第一永磁材料采用铁氧体永磁体材料。

优选地，所述S7步骤中，所述第二永磁材料采用钕铁硼永磁材料。

本发明由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果：

由不同材料组合的复合永磁体，使得永磁轮毂电机的剩磁分布不同，提高了永磁轮毂电机的效率和运行可靠性，同时不会造成永磁材料地浪费和电机体积地增加。同时，永磁体的前极部分采用性能较低且价格便宜的铁氧体永磁体材料；而后极采用性能较高的钕铁硼永磁材料，从而在提高永磁轮毂电机运行效率和运行稳定性的基础上，同时降低了永磁轮毂电机的齿槽转矩和生产成本。另外，本发明的方法具有很强的可适应性。