[发明专利]一种模块组合内嵌式永磁同步电机的设计方法

权利要求书

1.一种模块组合内嵌式永磁同步电机的设计方法，其特征在于，步骤如下：

步骤1、由于模块电机的特殊性，根据单个普通永磁同步电机的功率、电压与模块组合内嵌式永磁同步电机的关系，进而确定电机基本结构参数，利用绘图软件联合有限元分析软件做出模块组合内嵌式永磁同步电机仿真模型；

步骤2、对模块组合内嵌式永磁同步电机仿真模型的动态性能采用有限元方法进行求解，对求解后的模块组合内嵌式永磁同步电机转矩脉动进行分析；

步骤3、根据对模块组合内嵌式永磁同步电机的转矩脉动分析，对电机转矩脉动进行抑制，采用气隙重构的方法增大气隙磁密的正弦度；对比不同重构系数λ优化方法对性能影响结果，迭代计算，最后得到相对最优解。

2.根据权利要求1中所述模块组合内嵌式永磁同步电机的设计方法，其特征在于，步骤1中，所述电机基本结构参数包括：电机铁心长度L、气隙长度g、定子外径D_s、定子内径d_s、转子外径D_r、转子内径d_r、极对数为N_p、定子槽数Q、极距τ；

模块组合内嵌式永磁同步电机的功率、电压原理如下：

电机极对数为N_p，采用单层绕组的形式，根据电机的机电能量转换原理，定子槽数为4mN_p，其中m为相数。单个普通永磁同步电机功率P₁与模块组合内嵌式永磁同步电机总功率P的关系为：

单个普通永磁同步电机额定电压U₁电压与模块组合内嵌式永磁同步电机的总额定电压U关系为：

经过以上推导得出模块组合内嵌式永磁同步电机仿真模型。

3.根据权利要求1中所述模块组合内嵌式永磁同步电机的设计方法，其特征在于，步骤2中，通过对模块组合内嵌式永磁同步电机仿真模型进行分析，着重分析齿槽转矩和脉动转矩的产生原因，输出电磁转矩T_E为：

其中，e_a(t)、e_b(t)、e_c(t)分别为模块组合内嵌式永磁同步电机三相反电势；ω为电源角频率，t为时间，e₁、e₃、e₅……为反电势各次谐波幅值，i_a(t)、i_b(t)、i_c(t)分别为模块组合内嵌式永磁同步电机三相相电流，i₁为相电流基波幅值，Ω为模块组合内嵌式永磁同步电机机械角速度；

对于理想状态下的模块组合内嵌式永磁同步电机的电磁转矩中存在6次和6的倍数次的转矩脉动，反电势中影响转矩脉动较为明显的是6次和6的倍数附近的奇次谐波，即6n±1(n＝1、2、3……)次的奇数次谐波。

4.根据权利要求1中所述的模块组合内嵌式永磁同步电机的设计方法，其特征在于，步骤3中，通过重新构建气隙形状，给定不同的气隙重构系数对电机仿真结果进行对比迭代，得出最优解，方法如下：

对气隙重构后形成非均匀气隙，定子内径采用圆弧，而转子外径采用偏心形式的圆弧，圆弧的中点与定子内径产生最小的气隙长度为δ_min，而圆弧的圆心O’在圆弧中点与原外径所在圆心O的连线某处，圆弧端点与原电机定子内径径向距离为最大气隙长度δ_max。