[发明专利]非均匀齿永磁游标电机设计的齿槽转矩优化方法

权利要求书

1.一种非均匀齿永磁游标电机设计的齿槽转矩优化方法，所述非均匀齿永磁游标电机设计的齿槽转矩优化方法应用于永磁游标电机，其特征在于，所述永磁游标电机包括设有Z_s个定子齿的电机定子和与所述电机定子配合的电机转子，所述电机转子中设有Z_r对永磁体，各所述定子齿上分别设有用于产生绕组磁动势谐波的电枢绕组；所述非均匀齿永磁游标电机设计的齿槽转矩优化方法包括如下步骤：

步骤S1：将Z_s个所述定子齿呈环形并间隔地排布于所述电机定子上；Z_s个所述定子齿划分为Z_f个齿单元组，各所述齿单元组包括沿顺时针或逆时针方向依次设置的n_g个所述定子齿；

步骤S2：在满足任意相邻两个所述齿单元组中心面之间的夹角相等并保证各所述齿单元组中心面位置不变的条件下，使各所述齿单元组内n_g个所述定子齿关于该齿单元组的中心面对称；

步骤S3：根据未被空载气隙磁密谐波利用的绕组磁动势谐波，调整各所述齿单元组内n_g个所述定子齿的位置，使各所述齿单元组内相邻两个所述定子齿之间的间距与相邻两个所述齿单元组之间的间距不相等，以使Z_s个所述定子齿在所述电机定子上构成非均匀分布齿结构；

步骤S4：分别将Z_f个所述齿单元组内部相同次序位置的Z_f个所述定子齿划分为一组齿槽转矩组，以将Z_s个定子齿分为n_g组齿槽转矩组，并运用齿槽转矩相量对n_g组所述齿槽转矩组的齿槽转矩谐波进行分析，调整各所述齿单元组内部相同次序位置的所述定子齿的齿宽与位置，以改变各组齿槽转矩组的齿槽转矩谐波的相位与幅度，消除特定次齿槽转矩谐波。

2.如权利要求1所述的非均匀齿永磁游标电机设计的齿槽转矩优化方法，其特征在于，在所述调整各所述齿单元组内部相同次序位置的所述定子齿的齿宽与位置步骤中，Z_s个所述定子齿呈等宽设置。

3.如权利要求2所述的非均匀齿永磁游标电机设计的齿槽转矩优化方法，其特征在于，在所述Z_s个所述定子齿呈等宽设置步骤之后，根据各所述齿槽转矩组的齿槽转矩特定次谐波相位，计算得到各所述齿单元组内各所述定子齿相对该齿单元组中心面的机械偏移角度，在计算得到的多个所述机械偏移角度中选取目标机械角度，以确定各所述齿单元组内各所述定子齿的偏移位置。

4.如权利要求3所述的非均匀齿永磁游标电机设计的齿槽转矩优化方法，其特征在于，在所述确定各所述齿单元组内各所述定子齿的偏移位置步骤之后，并在满足各所述齿槽转矩组的齿槽转矩最小的条件下，通过所述非均匀分布齿结构引入与所述未被空载气隙磁密谐波利用的绕组磁动势谐波对应频率的目标磁导谐波，并对所述目标磁导谐波与所述永磁体调制出的各有效次空载气隙磁密谐波含量进行计算，以确定输出转矩最高的设计点。

5.如权利要求4所述的非均匀齿永磁游标电机设计的齿槽转矩优化方法，其特征在于，根据所述目标磁导谐波与所述永磁体调制出的各有效次空载气隙磁密谐波含量分析计算得到的电磁转矩满足关系式：

其中，k_T为转矩系数，为与绕组磁动势对应的|Z_r±mZ_f|次磁密谐波幅值，T_e为电磁转矩，B_effect为气隙有效磁密，Z_r为永磁体极对数，Z_f为齿单元组个数，m为自然数。