[发明专利]电机齿槽转矩与转矩波动的优化方法及表贴式永磁电机

说明书

本发明公开一种电机齿槽转矩与转矩波动的优化方法及表贴式永磁电机，该电机齿槽转矩与转矩波动的优化方法包括：利用Maxwell仿真软件建立表贴式永磁电机仿真模型；基于表贴式永磁电机仿真模型对电机的永磁体厚度进行有限元仿真分析，以得到电机在不同永磁体厚度下齿槽转矩与转矩波动的第一优化结果；基于表贴式永磁电机仿真模型对电机的偏心距进行有限元仿真分析，以得到电机在不同偏心距下齿槽转矩与转矩波动的第二优化结果；根据电机在不同永磁体厚度下齿槽转矩与转矩波动的第一优化结果和电机在不同偏心距下齿槽转矩与转矩波动的第二优化结果，确定所述表贴式永磁电机的机械结构。本发明技术方案提高了表贴式永磁电机的运行性能。

技术领域

本发明涉及电机技术领域，特别涉及一种电机齿槽转矩与转矩波动的优化方法及表贴式永磁电机。

背景技术

随着永磁电机的发展，在各种机器人及高端工业智能装备中，为其提供动力的伺服电机是核心功能部件之一，而高性能的永磁无刷力矩伺服电机是其中典型代表之一。在永磁无刷力矩伺服电机中转速、转矩以及生产成本均与极数联系密切，其中具有的齿槽转矩可以直接影响发电机的运行性能，因此电机齿槽转矩对电机起着至关重要的作用。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种电机齿槽转矩与转矩波动的优化方法及表贴式永磁电机，旨在提高表贴式永磁电机的运行性能。

为实现上述目的，本发明提出的电机齿槽转矩与转矩波动的优化方法包括：

利用Maxwell仿真软件建立表贴式永磁电机仿真模型；

基于表贴式永磁电机仿真模型对电机的永磁体厚度进行有限元仿真分析，以得到电机在不同永磁体厚度下齿槽转矩与转矩波动的第一优化结果；

基于表贴式永磁电机仿真模型对电机的偏心距进行有限元仿真分析，以得到电机在不同偏心距下齿槽转矩与转矩波动的第二优化结果；

根据电机在不同永磁体厚度下齿槽转矩与转矩波动的第一优化结果和电机在不同偏心距下齿槽转矩与转矩波动的第二优化结果，确定所述表贴式永磁电机的机械结构。

可选地，所述基于表贴式永磁电机仿真模型对电机的永磁体厚度进行有限元仿真分析，以得到电机在不同永磁体厚度下齿槽转矩与转矩波动的第一优化结果的步骤包括：

在保持所述表贴式永磁电机的机械极弧系数不变，以及模拟表贴式永磁电机以第一预设转速空载运行的条件下，根据表贴式永磁电机仿真模型计算得出电机在不同永磁体厚度下的齿槽转矩峰峰值；

在所述表贴式永磁电机的转速保持不变的条件下，基于表贴式永磁电机仿真模型对电机输入额定电流，得到电机永磁体在不同厚度下的额定转矩波峰值与额定转矩波谷值；

将所述额定转矩波峰值与所述额定转矩波谷值代入第一预设公式得出所述表贴式永磁电机的转矩波动系数。

可选地，所述将所述额定转矩波峰值与所述额定转矩波谷值代入第一预设公式得出所述表贴式永磁电机的转矩波动系数具体为：

通过第一预设公式计算得到所述表贴式永磁电机转矩波动系数；其中，K_Tb为转矩波动系数，T_max为额定转矩波峰值，T_min为额定转矩波谷值。

可选地，所述基于表贴式永磁电机仿真模型对电机的永磁体厚度进行有限元仿真分析，以得到电机在不同永磁体厚度下齿槽转矩与转矩波动的第一优化结果的步骤之前包括：

利用所述表贴式永磁电机仿真模型计算得到空载气隙磁密；

对所述空载气隙磁密进行快速傅里叶变换，以得到气隙磁密基波幅值和气隙磁密谐波幅值；