[发明专利]计及隔磁桥饱和影响的内置式永磁同步电机电感计算方法

说明书

本发明涉及一种计及隔磁桥饱和影响的内置式永磁同步电机电感计算方法，包括下列步骤：利用绕组函数确定电机定子磁动势方程；根据定子电流d轴分量单独作用时的磁力线分布情况，建立此时隔磁桥对称饱和情况下的第一电机转子磁势模型并进行求解；根据定子电流q轴分量单独作用时的磁力线分布情况，建立此时隔磁桥对称饱和情况下的第二电机转子磁势模型并进行求解；建立定子电流d、q轴分量同时作用时，隔磁桥不对称饱和情况下的第三电机转子磁势模型；求解转子磁势模型中未知量间的相互关系，进而利用磁通连续性定理，对隔磁桥不对称饱和情况下的第三电机转子磁势模型进行计算；对电机的电枢反应磁场及电感进行计算。

技术领域

本发明涉及永磁电机电感计算领域，尤其涉及一种计及隔磁桥饱和影响的内置式永磁电机电感计算方法。

背景技术

内置式永磁电机具有高转矩密度、高功率密度及高效率等诸多优点，广泛应用于电动汽车、城轨列车及航空航天等诸多领域。内置式永磁电机的电感参数是电机性能指标与结构设计的重要依据，对电机的弱磁性能，转矩特性有十分重要的影响。电感参数是定子电流及转子位置的函数，电机结构、运行状态及温度变化对电感参数都有影响。

内置式永磁电机转子上设有隔磁桥，通过隔磁桥部位铁心达到饱和来限制漏磁，提高永磁体利用率，然而由于隔磁桥的存在，在一定程度上增加了转子结构的复杂性，且隔磁桥区域的饱和情况普遍较为严重，这对电机的分析计算造成困难。此外，内置式永磁电机在负载情况下磁场畸变严重，交、直轴磁路之间存在交叉耦合，故对其电感参数的分析与计算难度增加。

近年来，电感参数的主要计算方法分为有限元法及解析方法。基于有限元的电感计算方法可将饱和及dq轴磁路交叉耦合影响考虑在内，准确的对非线性问题进行求解，但其仿真过程耗时较长，且不能直观反映电机内部各参数之间的关系，同时，在电机设计初期，结构参数变化频繁，有限元法并不适用。解析方法能够在保证一定计算精度的前提下，大大缩短计算时间。然而对于转子结构较为复杂的内置式永磁电机，转子隔磁桥结构将给电感的准确计算带来挑战。

发明内容

本发明提供一种计及隔磁桥不同饱和情况影响的电机电感精确计算方法。技术方案如下：

一种计及隔磁桥饱和影响的内置式永磁同步电机电感计算方法，包括下列步骤：

第一步：利用绕组函数确定电机定子磁动势方程；

第二步：根据定子电流d轴分量单独作用时的磁力线分布情况，建立此时隔磁桥对称饱和情况下的第一电机转子磁势模型:

其中，

式中，j为奇数；p为极对数；α_p为极弧系数；β为桥弧长与极距之比(如图4所示)；R_r为转子外半径；l₂为隔磁桥厚度；ω为电角频率；θ为定子表面任意位置超前A相绕组轴线的电角度；U_rd1为转子极帽区域磁势；U_rd2为隔磁桥区域磁势最大值；

第三步：利用磁通连续性定理，对第二步中所提出的隔磁桥对称饱和情况下的第二电机转子磁势模型进行求解；

第四步：根据定子电流q轴分量单独作用时的磁力线分布情况，建立此时隔磁桥对称饱和情况下的第二电机转子磁势模型:

其中，

式中，j为奇数,U_rq为隔磁桥区域转子磁势；

第五步：利用磁通连续性定理，对第四步中所提出的第二电机转子磁势模型进行求解；