[发明专利]一种永磁电机正弦形磁极提高转子面外振动稳定性方法

说明书

本发明公开一种永磁电机正弦形磁极提高转子面外振动稳定性方法，包括以下步骤：在随动坐标系下分别建立正弦型磁极和均匀型磁极的动力学模型；根借助三角函数的运算性质，判断振动波数与永磁体个数之间的组合关系，分类计算面外振动的特征方程；根据特征方程计算特征值，获得不稳定域。本发明提供了一种提高普通均匀型磁极稳定性的方法，从而使得设计的永磁电机更好地满足工程需求。

技术领域

本发明涉及抑制振动领域，尤其涉及一种永磁电机转子面外振动提高稳定性的技术。

背景技术

于各工程领域，例如：工农业中的风机和水泵、高精度的伺服系统以及硬盘驱动的主轴电机等。在实际工作中，往往会产生振动和噪声，对工作的稳定性产生影响。电机的振动和噪声主要来源于电磁振动，目前主要是通过优化开口宽度、优化极弧系数等来改善电机的稳定性，但是这些方式存在个例和特例的情况，因此特别需要一种普遍适用的提高稳定性的技术。

文献(Y.B.Yang,X.H.Wang,C.Q.Zhu.Reducing Cogging Torque by AdoptingIsodiametric Permanent Magnet.IEEE Conference on Industrial ElectronicsApplications.IEEE,2009.)通过引入等径磁极来降低齿槽转矩，并且通过有限元进行验证。然而作者提出的方法仅针对于个例，并没有揭示普遍的规律。

文献(N.R.Tavana,A.Shoulaie.Pole-shape optimization of permanent-magnet linear synchronous motor for reduction of thrust ripple.EnergyConversionManagement,2011,52(1):349-354.)设计了圆弧形磁极以便减少脉动的影响，然后通过有限元的方法进行验证，验证了研究的正确性。但是，该文献设计的弧形磁极结构复杂，不易加工。

此外，现有技术还通常采用数值方法预测动力稳定性，该方法的计算效率较低，且不能揭示普适规律。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种永磁电机正弦形磁极提高转子面外振动稳定性方法，本发明解决了转子面外振动产生不稳定现象的不足，从而使得设计的转子更好地满足工程需求，详见下文描述：

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种永磁电机正弦形磁极提高转子面外振动稳定性方法，包括以下步骤：

(1)在随动坐标系下分别建立正弦型磁极和均匀型磁极的动力学模型；

(2)根借助三角函数的运算性质，判断振动波数与永磁体个数之间的组合关系，分类计算面外振动的特征方程；

(3)根据特征方程计算特征值，获得不稳定域。

进一步的，所述动力学模型具体为：

式中，Ω为转速，k_t为离心刚度算子，k_rp和k_rs分别表示动支撑刚度和静支撑刚度算子，k_p表示磁刚度算子；其中正弦型磁极和均匀型磁极动力学方程，区别在于磁刚度算子上。

进一步的，根借助三角函数的运算性质，判断振动波数与永磁体个数之间的组合关系，分类计算面外振动的特征方程，特征方程分别为：

当2n/N_m＝int时，特征方程为

当2n/N_m≠int时，特征方程为