[发明专利]一种整距绕组双凸极永磁电机槽扭矩降低方法及系统

权利要求书

1.一种整距绕组双凸极永磁电机槽扭矩降低方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤1，计算电机的槽扭矩；

步骤2，通过槽扭矩根据磁路法得到气隙磁导函数；

步骤3，根据气隙磁导函数构建槽扭矩控制模型；

步骤4，通过控制槽扭矩控制模型将非平衡槽扭矩减小；

其中，计算电机的槽扭矩的方法为：

忽略永磁体和定转子铁芯内的能量变化将槽扭矩表示为：

其中，为气隙磁能，μ₀为空气磁导率，G(θ)，B(θ,a)分别为相对气隙磁导函数、磁通密度和气隙长度函数；r_s,r_r分别为电机的定子内径和转子外径，L为定转子铁芯轴向长度，θ为转子位置，a为转动角度；

其中，通过槽扭矩根据磁路法得到气隙磁导函数的方法为：

将槽扭矩中的G²(θ),B²(θ,a)傅里叶展开：

式中，N_s,N_P分别为电机的定子槽数和转子极数，为相应的傅利叶系数，由(1)(2)(3)式，得到槽扭矩计算模型：

根据磁路法得到的气隙磁导函数：

其中，r_s为定子内径，g为气隙厚度；

在步骤3中，根据气隙磁导函数构建槽扭矩控制模型的方法为：

通过对气隙磁导函数进行傅里叶展开，构建槽扭矩控制模型：

N_L为N_P和N_s的最小公倍数；w_s为定子槽宽，g(θ)为气隙长度函数，(4)式显示，槽扭矩的周期为2π/N_L，减小槽扭矩通过控制N_L、和三个参数实现；

在步骤4中，通过控制槽扭矩控制模型将非平衡槽扭矩减小的方法为：

根据控制槽扭矩控制模型(4-2)式，为定转子气隙变量的函数，对于的参数进行调整会影响单个定转子极对气隙中磁场分布，使得气隙中各个定转子极对的磁阻扭矩平衡，同时保持电机的基本特性反电动势形状不变，反电动势的变化将直接影响输出扭矩的品质；在保持反电动势形状不变的情况下，使得气隙切向磁通B_t和径向磁通B_n之积最小，也即min(B_t·B_n)，槽扭矩值和B_t·B_n成正比例关系。

2.一种整距绕组双凸极永磁电机槽扭矩降低系统，其特征在于，所述系统包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序运行在以下系统的单元中：

槽扭矩计算单元，用于计算电机的槽扭矩；

气隙磁导单元，用于通过槽扭矩根据磁路法得到气隙磁导函数；

控制模型构建单元，用于根据气隙磁导函数构建槽扭矩控制模型；

槽扭矩减小单元，用于通过控制槽扭矩控制模型将非平衡槽扭矩减小；

其中，计算电机的槽扭矩的方法为：

忽略永磁体和定转子铁芯内的能量变化将槽扭矩表示为：

其中，为气隙磁能，μ₀为空气磁导率，G(θ)，B(θ,a)分别为相对气隙磁导函数、磁通密度和气隙长度函数；r_s,r_r分别为电机的定子内径和转子外径，L为定转子铁芯轴向长度，θ为转子位置，a为转动角度；

其中，通过槽扭矩根据磁路法得到气隙磁导函数的方法为：

将槽扭矩中的G²(θ),B²(θ,a)傅里叶展开：

式中，N_s,N_P分别为电机的定子槽数和转子极数，为相应的傅利叶系数，由(1)(2)(3)式，得到槽扭矩计算模型：

根据磁路法得到的气隙磁导函数：

其中，r_s为定子内径，g为气隙厚度；

根据气隙磁导函数构建槽扭矩控制模型为：

通过对气隙磁导函数进行傅里叶展开，构建槽扭矩控制模型：

N_L为N_P和N_s的最小公倍数；w_s为定子槽宽，g(θ)为气隙长度函数，(4)式显示，槽扭矩的周期为2π/N_L，减小槽扭矩通过控制N_L、和三个参数实现；

通过控制槽扭矩控制模型将非平衡槽扭矩减小为：

根据控制槽扭矩控制模型(4-2)式，为定转子气隙变量的函数，对于的参数进行调整会影响单个定转子极对气隙中磁场分布，使得气隙中各个定转子极对的磁阻扭矩平衡，同时保持电机的基本特性反电动势形状不变，反电动势的变化将直接影响输出扭矩的品质；在保持反电动势形状不变的情况下，使得气隙切向磁通B_t和径向磁通B_n之积最小，也即min(B_t·B_n)，槽扭矩值和B_t·B_n成正比例关系。