[发明专利]一种电机永磁体排列方法

说明书

本申请公开了一种电机永磁体排列方法，提出正弦磁场脉宽调制SFPWM理论，用于设计电机永磁体阵列，使得电机永磁体阵列在沿运动方向的空间磁场磁感应强度的变化趋近于正弦曲线，电机永磁体阵列中磁钢为一块或多块，减少了同等容量电机磁钢用量。电机永磁体排列方法包括：提出正弦磁场脉宽调制SFPWM理论设计电机永磁体阵列中磁钢的磁钢数量、磁钢尺寸及磁钢排列位置，磁钢数量为大于或等于1的奇数；根据磁钢排列位置设置对应的磁钢，形成电机永磁体阵列，最后形成电机磁极。

技术领域

本发明涉及永磁电机的应用领域，特别是涉及一种电机永磁体排列方法。

背景技术

我国将内燃机混合动力、混合动力列车、高速磁浮列车、船舶电力综合系统及电力推进系统、混合动力电飞机及纯电飞机等列为重点科研方向，为电机深度利用提供了重大需求。

传统的永磁旋转电机或者直线电机采用永磁体N极S极排列方式，一般由若干个规格相同的永磁体单体沿圆周或并列排布组成电机永磁体阵列，在阵列中所有永磁体单体磁极的极性为N极S极交替排列。这种结构排列的永磁体阵列空间磁场畸变率大，电机性能不佳，谐波含量高，电机附加损耗大，增加了电机控制难度。

申请号为202010552909.3的中国专利提出了一种新型的永磁体排列结构，与现有的永磁体排列比较，在使用相同数量的永磁体单体的情况下，能够使得双边永磁体之间的中间位置处的磁场磁感应强度更大，双边永磁体之间中间位置处沿永磁体单体排列方向的磁感应强度的变化趋势更加接近正弦曲线。

在永磁电机应用领域关注度持续高涨的Halbach永磁阵列，最早源于1943公开的专利《An improved box for containing powder for toilet and other purposes》中，解决了单侧磁场的高效利用问题，能够加强一侧的空间磁场磁感应强度并削弱对立侧的磁场分布。但是，不能最好地形成理想电机所需要的正弦磁场分布。

发明内容

本发明的目的是提供了一种电机永磁体排列方法，提出正弦磁场脉宽调制SFPWM理论，用于设计电机永磁体阵列，使得电机永磁体阵列在沿运动方向的空间磁场磁感应强度的变化趋近于正弦曲线，电机永磁体阵列中磁钢为一块或多块，减少了同等容量电机磁钢用量。

本发明第一方面提供一种电机永磁体排列方法，包括：

提出正弦磁场脉宽调制SFPWM理论，设计电机永磁体阵列中磁钢的磁钢数量、磁钢尺寸及磁钢排列位置，磁钢数量为大于或等于1的奇数；

根据磁钢排列位置设置对应的磁钢，形成电机永磁体阵列，最后形成电机磁极。

进一步的，提出正弦磁场脉宽调制SFPWM理论，设计电机永磁体阵列中磁钢的磁钢数量、磁钢尺寸及磁钢排列位置，包括：

根据正弦磁场脉宽调制SFPWM理论，确定电机永磁体阵列的正弦曲线磁场、正弦曲线需求、脉冲宽度需求及调制模式，正弦曲线磁场为半个周期；

根据正弦曲线需求设置电机永磁体阵列中磁钢的磁钢数量，磁钢数量为大于或等于1的奇数；

根据脉冲宽度需求设置对应磁钢的磁钢尺寸；

根据调制模式设置每个磁钢的磁钢排列位置。

进一步的，根据调制模式设置每个磁钢的磁钢排列位置，包括：

根据磁钢数量及磁钢尺寸，对正弦曲线磁场进行分区得到磁场区，每一个磁场区对应一个磁钢；

根据调制模式将每个磁钢的磁钢中心线与对应磁场区的磁场重心线重合，得到每个磁钢的磁钢排列位置。

进一步的，根据调制模式设置每个磁钢的磁钢排列位置，包括：

根据磁钢数量及磁钢尺寸，对正弦曲线磁场进行分区得到磁场区，每一个磁场区对应一个磁钢；