[发明专利]Halbach阵列表贴式永磁电机转子偏心气隙磁场解析方法

权利要求书

1.一种Halbach阵列表贴式永磁电机转子偏心气隙磁场解析方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1，根据Halbach阵列表贴式永磁电机的偏心率e，计算得到偏心量ε；

步骤S2，根据双曲余切变换，对转子偏心区域进行变换，得到代表等位线和磁力线的两组正交偏心圆簇，在所述两组正交偏心圆簇中选择两条等位线圆，结合磁位差为1时偏心磁场的气隙径向磁通密度，得到径向气隙相对磁导函数f_r；

步骤S3，建立同心解析模型，得到定转子同心时的气隙磁场作为同心气隙磁场，根据所述径向气隙相对磁导函数f_r对所述同心气隙磁场进行修正，基于转子偏心气隙磁场关系，结合所述偏心量ε，得到偏心气隙磁场径向磁通密度B_r(r,θ)和偏心气隙磁场切向磁通密度B_θ(r,θ)；

步骤S4，根据所述偏心气隙磁场径向磁通密度B_r(r,θ)和所述偏心气隙磁场切向磁通密度B_θ(r,θ)，基于麦克斯韦应力张量法，得到不平衡磁拉力和齿槽转矩，

其中，所述两条等位线圆分别与所述Halbach阵列表贴式永磁电机的定子和转子的两个偏心圆重合。

2.根据权利要求1所述的Halbach阵列表贴式永磁电机转子偏心气隙磁场解析方法，其特征在于：

其中，在所述步骤S1中，所述偏心量ε的计算公式为：

ε＝e·g    (1),

式中g为测得的该Halbach阵列表贴式永磁电机的气隙长度。

3.根据权利要求1所述的Halbach阵列表贴式永磁电机转子偏心气隙磁场解析方法，其特征在于：

其中，所述步骤S2包括以下子步骤：

步骤S2-1，所述双曲余切变换在x-y坐标系下的z平面和在u-v坐标系下的w平面进行的变换公式为：

式中λ为与电机转子、定子半径和定转子中心相对偏移距离有关的一个大于零的常数，e为自然常数，

将公式(3)代入公式(2)整理得出z的另一种表达形式，并将z分为实部和虚部，通过联立消元得到公式(4)，

根据公式(4)，得到所述两条等位线圆，所述两条等位线圆的半径分别为u_s与u_r，分别对应Halbach阵列表贴式永磁电机的转子铁芯外径R_r2和定子铁芯内径R_s1，所述两条等位线圆的圆心分别为(x_s,0)和(x_r,0)；

步骤S2-2，在所述u-v坐标系下，定义气隙磁位为Ω_ecc(u,v)，转子边界磁位为1，定子边界磁位为0，则Ω_ecc(u,v)的公式如下：

结合公式(3)和电磁场理论，在极坐标系下，对公式(5)进行变换得到如下公式：

式中μ₀为真空磁导率，r、θ为极坐标系轴，

当转子不偏心时，根据气隙区域内拉普拉斯方程及边界条件，得到所述气隙径向磁通密度的公式如下：

根据公式(6)和公式(7)，得到所述径向气隙相对磁导函数f_r的公式如下：