[发明专利]考虑定子铁心饱和的表贴式永磁电机磁场解析计算方法

权利要求书

1.一种考虑定子铁心饱和的表贴式永磁电机磁场解析计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将电机划分为磁体、转子侧气隙、定子侧气隙、槽口和定子槽五个区域；其中定子侧气隙用于定子铁心饱和等效处理，转子侧气隙用于旋转域和静止域求解过度；

其中，磁体标记为区域I、转子侧气隙标记为区域II、定子侧气隙标记为区域III、槽口标记为区域IV、定子槽标记为区域V；

步骤2：确定各区域间的接触面，包括：永磁体与转子铁心接触面、永磁体与转子侧气隙接触面、转子侧气隙与定子侧气隙接触面、定子侧气隙与定子铁心接触面、定子侧气隙与定子槽气隙接触面；

步骤3：在极坐标系下，建立各区域的矢量磁位方程，根据磁感应强度B和磁场强度H通过分界面的连接条件，确定各接触面的边界条件；

步骤4：先不考虑定子铁心饱和，即假设铁心磁导率大于空气，定子侧气隙相对磁导率为1，根据各区域的矢量磁位方程和边界条件，求解磁场；

步骤5：根据气隙磁场和定子齿、齿顶、轭磁场之间的关系，利用磁路模型求解定子齿、齿顶、轭的磁阻；

步骤6：将每个定子齿、齿顶、轭以及与之对应的定子侧气隙划分成一组；通过磁路等效，将定子侧磁阻转移至定子侧气隙，即定子侧气隙的相对磁导率不再为1；此时获得新的区域模型，该模型中仅区域III的相对磁导率改变，其他区域不变；

步骤7：再次对新的区域模型进行解析求解，根据气隙磁场，求解定子齿、齿顶、轭的磁阻，同样将定子侧磁阻转移至定子侧气隙上，获得定子侧气隙新的相对磁导率；

步骤8：判断相邻两次求解的定子侧气隙的相对磁导率误差是否小于1％；

如果是，终止计算；如果否，重复步骤4至步骤7，最终获得考虑定子铁心饱和情况下的气隙磁场。

2.根据权利要求1所述的考虑定子铁心饱和的表贴式永磁电机磁场解析计算方法，其特征在于，所述步骤3具体包括：

在区域I中，泊松方程表示为：

永磁体充磁方式为平行充磁，磁化强度的径向分量和切向分量表示为：

区域I的矢量磁位表示为：

式中：

在区域II中，拉普拉斯方程表示为：

区域II的矢量磁位表示为：

在区域III的第j个子区域的拉普拉斯方程表示为：

区域III的矢量磁位表示为：

区域IV的第j个子区域的拉普拉斯方程表示为：：

区域IV的矢量磁位表示为：

区域V第j个子区域的泊松方程表示为：

区域V的矢量磁位表示为：

式中，r_r、r_m、r_a、r_s、r_st、r_sb、r_so、α、β₁、β₂、β₃、r₀、c_sj、J_j1、J_j2分别为转子外表面半径、永磁体外表面的半径、气隙的半径、定子内表面的半径、槽顶表面的半径、槽底面的半径、定子外表面的半径、磁体的宽度角、槽开口的宽度角、槽的宽度角、定子侧气隙的宽度角、第一块永磁体中心线相对于转子初始轴的角位置、第j个槽中心线相对于定子初始轴的角位置、第j个槽中左半两部分的电流密度、第j个槽中右半两部分的电流密度。