[发明专利]适用于麦克斯韦应力法BSRM精确建模的气隙细分方法

说明书

本发明公开了一种适用于麦克斯韦应力法BSRM精确建模的气隙细分方法。该气隙细分方法适用于不同相数和定、转子不同极数组合的双绕组BSRM定转子非重叠区域的麦克斯韦应力法精确解析建模。针对BSRM麦克斯韦应力法解析建模，在定转子非重叠区域，考虑定子磁通同时交链于两相邻转子齿极，针对定子齿极和两相邻转子齿极间的气隙，提出BSRM气隙细分方法，将定子齿极与两相邻转子齿极间的气隙细分成16个气隙分区；为了简化各分区气隙磁路长度的计算，同时将定转子齿极间的气隙划分成主气隙1、主气隙2和边缘气隙，并分别提出各分区气隙磁路长度的计算方法。本发明为建立定转子非重叠区域BSRM麦克斯韦应力法精确解析模型奠定基础。

技术领域

本发明归属无轴承开关磁阻电机建模技术领域，具体内容为一种适用于麦克斯韦应力法BSRM精确建模的气隙细分方法。

背景技术

无轴承开关磁阻电机(bearingless switched reluctance motor，BSRM)是一种集驱动和悬浮于一体的新型磁悬浮电机，具有结构简单、无需润滑、无机械磨损、转速范围宽、容错运行能力优异、寿命长、效率高、成本低等优点，其突破了高转速和大功率的限制，成为工业应用中高速、超高速场合的理想选择对象。

BSRM的主绕组和悬浮绕组均叠绕在定子极上，两者产生的磁场相互叠加，通过控制主绕组电流和悬浮绕组电流，实现电机转子的悬浮和旋转。由于BSRM磁路存在饱和特性，电磁转矩与径向悬浮力之间、径向悬浮力之间存在非线性耦合，使得BSRM精确建模较为困难。

以往的BSRM麦克斯韦应力法建模仅局限于定转子齿极部分重叠的情况，在定转子非重叠区域，无法基于麦克斯韦应力法得到BSRM的电磁转矩与悬浮力，这不利于实现BSRM的全周期麦克斯韦应力法精确建模以及BSRM双相导通的精确控制。

在BSRM电磁转矩和径向悬浮力的麦克斯韦应力法建模过程中，积分路径和气隙磁密是两个关键因素。积分路径上各点对应的气隙磁密各不相同，这无疑增大了建模的难度和复杂性。在定转子非重叠区域，定子磁通同时交链于两相邻转子齿极，为了实现上述情况下BSRM电磁转矩和径向悬浮力的麦克斯韦应力法建模，需要对定子齿极与两相邻转子齿极间的气隙进行合理有效的划分，在此基础上，也有必要研究对应气隙磁路长度的求解方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种适用于麦克斯韦应力法BSRM精确建模的气隙细分方法，以解决现有技术中存在的定转子非重叠区域，不能有效划分定子齿极与两相邻转子齿极间的气隙的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种适用于麦克斯韦应力法BSRM精确建模的气隙细分方法，所述方法包括如下步骤：

对BSRM定转子非重叠区域的气隙进行划分；

根据气隙划分结果计算气隙平均磁密对应的磁路长度。

进一步的，所述气隙划分方法包括：

定义研究的定子齿极为定子2齿，所述定子2齿的顺时针方向相邻的齿极分别为定子1齿和转子1齿，所述定子2齿的逆时针方向相邻的齿极分别为定子3齿和转子2齿；

所述转子1齿、转子2齿和定子2齿完全不重叠时对应的上述各齿极间的气隙区域为定转子非重叠区域；

将所述定子1齿的上沿和定子2齿的下沿包围的气隙区域定义为气隙1；

将所述转子1齿的上沿和齿槽中线包围的气隙区域定义为气隙2；

将所述转子2齿的下沿和齿槽中线包围的气隙区域定义为气隙3；

将所述定子2齿的上沿和定子3齿的下沿包围的气隙区域定义为气隙4；