[发明专利]一种带载情况下永磁同步电机齿槽转矩分离方法

说明书

本发明公开了一种带载情况下永磁同步电机齿槽转矩分离方法，包括：步骤1，在有限元分析软件中，如Ansoft、COMSOL等，建立电机模型；步骤2，注入三相对称的电流：根据带载情况下电机的运行状态，往电机模型的定子绕组注入三相对称的电流i_a、i_b、i_c；步骤3，根据实际情况下电机的运行转速，同步电机的运行转速n；步骤4，获取反电动势；步骤5，计算电枢电流的输出功率：根据步骤2和步骤4获取的三相电流和反电动势，求得电枢电流的输出功率P；步骤6，计算电枢电流的输出转矩：根据步骤3和步骤5获取的运行转速n和电枢电流输出功率P，求得电枢电流的输出转矩T_arm；步骤7，分离齿槽转矩。

技术领域

本发明属于电气工程技术领域，尤其涉及一种带载情况下永磁同步电机齿槽转矩分离方法。

背景技术

永磁同步电机具有效率高、体积小、控制能好等优点，被广泛应用在生活用品、工业生产等领域。虽然永磁同步电机有诸多优点，但它仍然存在一些问题，齿槽转矩就是其中之一。齿槽转矩会导致电机转速波动、噪声等问题，影响电机性能，所以对永磁同步电机齿槽转矩的产生机理和优化分析的研究很重要。空载情况下，由于定子槽口的气隙磁密只受永磁体的影响，齿槽转矩的分析比较容易，并且相关的优化方案比较成熟。带载情况下的齿槽转矩分析，由于定子绕组中存在电流，槽口的气隙磁密分布比较复杂，从而导致多种转矩夹杂在一起，很难区分，目前还没有比较成熟有效的方案。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对带载情况下齿槽转矩计算的复杂性，提出了一种永磁同步电机带载情况下齿槽转矩分离方法。所述方法采用有限元分析软件，如Ansoft、COMSOL等，使电机在带载情况下以一定转速运行；根据仿真得到的三相反电动势和三相相电流，得到由永磁同步电机的电枢电流产生的电磁功率；结合电机的转速，得到由电枢电流产生的电磁转矩；再结合仿真得到电机的输出转矩，利用作差法，将带载情况下的齿槽转矩从输出转矩中分离。该齿槽转矩分离法，实现起来非常简单，没有复杂的公式推导，仅通过有限元分析软件和简单计算即可获得带载情况下的齿槽转矩。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是一种带载情况下永磁同步电机齿槽转矩分离方法，包括如下步骤：

步骤1，在有限元分析软件中，如Ansoft、COMSOL等，建立与实际电机相对应的电机模型；

步骤2，注入三相对称的电流：根据带载情况下实际电机的运行状态，利用有限元分析软件，往电机模型的定子绕组注入三相对称的电流i_a、i_b、i_c，模拟电机在带载情况下运行；

步骤3，同步运行转速：根据实际情况下电机的运行转速n，同步到有限元分析软件中；

步骤4，计算反电动势：利用有限元分析软件，获取带载情况下的三相绕组反电动势；

步骤5，计算电枢电流的输出功率：根据步骤2获取的三相电流和步骤4获取的反电动势，求得电枢电流的输出功率P；

步骤6，计算电枢电流的输出转矩：根据步骤3获取的运行转速n和步骤5获取的电枢电流输出功率P，求得电枢电流的输出转矩T_arm；

步骤7，根据电枢电流输出转矩T_arm，分离齿槽转矩。

步骤1包括：利用有限元分析软件，再根据实际电机参数，建立相应的电机模型。

步骤4中，利用有限元分析软件，获取带载情况下的三相绕组反电动势e_a、e_b、e_c。

步骤5中，通过如下公式计算电枢电流的输出功率P：