[发明专利]一种12/14极磁悬浮开关磁阻电机悬浮力精确建模方法

权利要求书

1.一种12/14极磁悬浮开关磁阻电机悬浮力精确建模方法，其特征在于，包括建立悬浮力机理模型和悬浮力脉动模型，由两者叠加组成所述12/14极磁悬浮开关磁阻电机悬浮力模型；

其中，所述悬浮力脉动模型的建模方法包括如下步骤：

步骤1，根据定子齿极数、转子齿极数以及转速定量得到悬浮力脉动周期；

步骤2，采用有限元分析获得磁悬浮开关磁阻电机磁力线分布，由边缘磁力线分布规律获得边缘磁通有效宽度的数学模型；

所述边缘磁通有效宽度是针对一个脉动周期内转子的六个不同位置而建立；所述一个脉动周期内转子的六个不同位置分别是：

t＝0时刻,转子位置θ＝0；边缘磁通铰链1个齿；

t＝0.3T时刻,转子位置θ＝0.6a/r；边缘磁通铰链2个齿；

t＝0.5T时刻,转子位置θ＝a/r；边缘磁通铰链1个齿；

t＝0.7T时刻,转子位置θ＝1.4a/r；边缘磁通铰链1个齿；

t＝0.8T时刻,转子位置θ＝1.6a/r；边缘磁通铰链1个齿；

t＝T时刻,转子位置θ＝2a/r；边缘磁通铰链1个齿；

所述边缘磁通铰链为转子齿与定子悬浮齿极之间的边缘磁通铰链；

步骤3，对边缘磁通宽度的数学模型进行傅里叶分解，获取基波分量；

步骤4，基于麦克斯韦应力法，结合边缘磁通宽度基波分量、控制磁通密度、偏置磁通密度获得悬浮力脉动模型。

2.根据权利要求1所述的一种12/14极磁悬浮开关磁阻电机悬浮力精确建模方法，其特征在于，所述步骤1的悬浮力脉动周期为：

其中，14为磁悬浮开关磁阻电机转子(107)齿数，n为转子的转速。

3.根据权利要求1所述的一种12/14极磁悬浮开关磁阻电机悬浮力精确建模方法，其特征在于，在所述一个脉动周期内转子的六个不同位置分别建立的边缘磁通有效宽度a_y的模型是：

在t＝0时刻：

在t＝0.3T时刻：

在t＝0.5T时刻，

在t＝0.7T时刻，

在t＝0.8T时刻，

在t＝T时刻，

其中，a为转子齿极宽度，a_1f为通过转子1号齿的边缘磁通宽度，a_2f为通过转子2号齿的边缘磁通宽度，a_3f为通过转子3号齿的边缘磁通宽度，T为一个悬浮力脉动周期；

其中m为与1个定子悬浮齿极(102)有磁场铰链的电机转子(107)上齿极的序号，对于12/14极磁悬浮开关磁阻电机，m取3。

4.根据权利要求3所述的一种12/14极磁悬浮开关磁阻电机悬浮力精确建模方法，其特征在于，所述步骤3中对边缘磁通宽度的数学模型进行傅里叶分解获取的基波分量为：

其中，b₀＝9a/25,

a为转子齿极宽度，n为为转子的转速。

5.根据权利要求4所述的一种12/14极磁悬浮开关磁阻电机悬浮力精确建模方法，其特征在于，所述步骤4中得到的悬浮力脉动模型为：

其中，h为电机的轴向长度，B_P为偏置磁通，B_ify1为边缘控制磁通。

6.根据权利要求5所述的一种12/14极磁悬浮开关磁阻电机悬浮力精确建模方法，其特征在于，所述建立的悬浮力机理模型为a为转子齿极宽度，μ₀为空气磁导率。

7.根据权利要求6所述的一种12/14极磁悬浮开关磁阻电机悬浮力精确建模方法，其特征在于，所述12/14极磁悬浮开关磁阻电机悬浮力模型为：