[发明专利]基于转子磁势模型的内置式永磁同步电机磁场计算方法

权利要求书

1.一种基于转子磁势模型的内置式永磁同步电机磁场计算方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)将电机三相电流分解成d轴分量及q轴分量，并利用绕组函数对电机定子磁动势进行求解；

2)根据电机磁力线分布情况，建立定子电流d轴分量与永磁体磁场共同作用时的d轴转子磁势模型，并将定子电流d轴分量与永磁体磁场共同作用产生的磁场统称为d轴磁场；

所述的定子电流d轴分量与永磁体磁场共同作用时的d轴转子磁势模型为：

其中，

式中，F_rd为d轴转子磁势模型；j为奇数；α_p为极弧系数；β为桥弧长与极距之比；p为极对数；ω为电角频率；θ为定子表面某一位置超前A相绕组轴线的电角度；U_rd1为转子极帽区域磁势；U_rd2为隔磁桥区域磁势最大值；

3)建立相应的d轴等效磁路模型对步骤2)所述的d轴转子磁势模型中的待求量进行求解；

所述的d轴等效磁路模型是由定子齿磁动势F₁-F₆、气隙磁阻R_gd、考虑隔磁桥区域径向磁通的气隙磁阻R_gdi、考虑隔磁桥不均匀饱和现象的非线性磁阻R_bl1,R_bl2,R_br1,R_br2、考虑隔磁桥饱和溢出现象的非线性磁阻R_s、永磁体磁阻及其两侧空气隔磁槽并联而成的磁阻R以及永磁体磁动势F组成；其中磁动势F₁，F₂，F₅，F₆分别与其所在定子齿下对应的气隙磁阻R_gd串联，磁动势F₃，F₄分别与其所在定子齿下对应的考虑隔磁桥区域径向磁通的气隙磁阻R_gdi串联；为准确反应隔磁桥区域的复杂饱和情况，将非线性磁阻R_S与R_b11串联于F₂，F₃组成的回路中，将非线性磁阻R_bl2与R_br2串联于F₃，F₄组成的回路中，将非线性磁阻R_br1与R_S串联于F₄，F₅组成的回路中；并将永磁体磁动势F及磁阻R与两侧的气隙磁阻R_gd串联构成回路；

4)建立考虑d轴磁场影响的定子电流q轴分量单独作用时的q轴转子磁势模型，并将定子电流q轴分量单独作用产生的磁场称为q轴磁场；

所述的考虑d轴磁场影响的定子电流q轴分量单独作用时的q轴转子磁势模型为：

其中，

式中，F_rq为q轴转子磁势模型；U_rq1为隔磁桥中间位置磁势，U_rq2为隔磁桥两端点磁势；

5)建立考虑d轴磁场影响的定子电流q轴分量单独作用时的q轴等效磁路模型，对步骤4)中q轴转子磁势模型中的待求量进行求解；

所述的考虑d轴磁场影响的定子电流q轴分量单独作用时的q轴等效磁路模型是由定子齿磁阻F_q1及F_q2、气隙磁阻R_gq、隔磁桥磁阻R_b1及R_b2、及隔磁桥饱和溢出区域磁阻R_s1及R_s2串联而成；

6)根据所述的d轴转子磁势模型和所述的q轴转子磁势模型，推导出d轴磁场与q轴磁场共同作用时的总转子磁势模型；

7)将定子铁心饱和影响考虑在内，将定子饱和影响转化为考虑定子齿部磁压降的定子内表面磁动势求解问题，利用所述的定子磁动势和所述的总转子磁势模型对定子内表面磁动势进行迭代求解，进而对所述的总转子磁势模型进行修正；

8)利用步骤7)中得到的定子内表面磁动势及修正后的总转子磁势模型，对电机磁场、反电势及转矩进行求解。