[发明专利]内置式永磁同步电机负载电磁激振力波的计算方法

权利要求书

1.一种内置式永磁同步电机负载电磁激振力波的计算方法，其特征是：包括以下步骤：

利用有限元对空载情况的气隙磁密进行计算，得出空载情况下磁动势和磁导的关系；

转子开槽引起的变化量均等效为一个新的气隙磁导模型，同时考虑到转子位置与磁动势随时间变化和空间位置的变化；根据内置式永磁电机的d、q轴磁阻不同，利用冻结磁导率的方法，仿真得到电枢磁场的d轴磁导模型，根据模型准确计算负载情况下绕组单独作用产生的磁动势和磁导关系，求得绕组产生的气隙磁密；

内置式永磁电机转子内部开槽，d轴磁场被重新规划，磁力线经过不同区域的磁阻不相同，导致了转子内部分得的磁压不同，进而影响气隙磁密幅值；

将磁力线的路径变化以及线路磁阻均等效到气隙磁导上，即磁动势计算按照转子不开槽情况下产生正弦磁动势，电枢磁场产生的磁通可表示为：

式中，F_new电枢磁场产生的磁动势，R_g表示为气隙磁阻，R_1-n转子内部磁阻，J_d表示d轴磁动势产生的面电流；

转子内部磁阻可以表示为：

R＝l/μ₀μ_rA

式中，l代表磁路长度，μ₀代表相对磁导率，μ_r为磁钢相对空气磁导率，A为磁路面积；

气隙磁密可以表示为:

整理得：

现将由于转子开槽引起的变化量均等效为一个新的气隙磁导模型，同时考虑到转子位置与磁动势随时间变化和空间位置的变化，表达式如下所示：

式中F_g(θ,t)表示转子不开槽情况下正弦面电流在气隙中生成的正弦磁动势，变化量均被等效到磁导模型；

当t＝0时，

B_g(θ)＝B(FP，i)

考虑到磁动势旋转、转子旋转以及空间位置，由d轴磁动势产生的气隙磁密可以表示为：

利用叠加原理将永磁体和电枢绕组产生的气隙磁密叠加起来，得到内置式负载气隙磁密表达式；

根据麦克斯韦张量法，将磁动势和气隙磁导各分量结果代入电磁力密度表达式中，准确得到不同频率、不同阶次下的各力波幅值。

2.如权利要求1所述的一种内置式永磁同步电机负载电磁激振力波的计算方法，其特征是：利用有限元对空载情况时定子开槽与不开槽两种情况的气隙磁密进行计算，利用两次有限元将定子开槽影响折算至气隙有效长度变化，得出空载情况下磁动势和磁导的关系。

3.如权利要求1所述的一种内置式永磁同步电机负载电磁激振力波的计算方法，其特征是：所述空载时，考虑铁心饱和以及齿槽复杂形状的影响，得到气隙磁导表达式。

4.如权利要求1所述的一种内置式永磁同步电机负载电磁激振力波的计算方法，其特征是：利用麦克斯韦张量法计算作用于电机定子表面的径向电磁力波的空间-时间关系，利用各气隙磁密谐波的相互影响关系计算各阶力波来源。

5.如权利要求1所述的一种内置式永磁同步电机负载电磁激振力波的计算方法，其特征是：根据电磁力波为时间、空间上的二次函数，对电磁力波的计算结果和有限元结果进行二维空间傅里叶分解，得到两种情况下各阶次、频率的电磁力波具体幅值。