[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

说明书

本发明提供了一种Halbach阵列表贴式永磁电机转子偏心气隙磁场解析方法，具有这样的特征，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计算得到偏心量；步骤S2，根据双曲余切变换，得到径向气隙相对磁导函数；步骤S3，建立同心解析模型，根据径向气隙相对磁导函数，基于转子偏心气隙磁场关系，结合偏心量，得到偏心气隙磁场径向磁通密度和偏心气隙磁场切向磁通密度；步骤S4，根据偏心气隙磁场径向磁通密度和偏心气隙磁场切向磁通密度，基于麦克斯韦应力张量法，得到不平衡磁拉力和齿槽转矩。总之，本方法能够便捷且可靠地对转子偏心气隙磁场进行解析。

技术领域

本发明涉及一种永磁电机转子偏心气隙磁场解析方法，具体涉及一种Halbach阵列表贴式永磁电机转子偏心气隙磁场解析方法。

背景技术

永磁电机具有结构简单、可靠性高、平均效率高、体积小重量轻等优势，传统永磁电机磁极多为平行或径向充磁，该充磁方式简单但气隙磁场正弦度差，含有大量高次谐波，造成电机损耗增大。而Halbach永磁体阵列在永磁体一侧有着良好的聚磁效果，另一侧磁通较小，产生的气隙磁场有较好的正弦度。因此Halbach阵列表贴式永磁电机有着输出转矩平稳、电机效率高等优点。

Halbach阵列表贴式永磁电机由以下关键部分组成：开槽定子、偏心转子及Halbach阵列永磁体。在制造、装配及运行过程中Halbach阵列表贴式永磁电机会出现轴承公差及气隙不均匀等故障，这通常是由其转子偏心造成的，会导致噪声、转子损耗和转矩脉动，从而对电动机性能产生影响。因此对Halbach阵列转子偏心永磁电机进行气隙磁场求解和分析具有重要意义，但现有技术对于Halbach阵列转子偏心永磁电机的转子偏心气隙磁场解析，没有可靠合适的方法。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种Halbach阵列表贴式永磁电机转子偏心气隙磁场解析方法。

本发明提供了一种Halbach阵列表贴式永磁电机转子偏心气隙磁场解析方法，具有这样的特征，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，根据径向气隙相对磁导函数f_r对同心气隙磁场进行修正，基于转子偏心气隙磁场关系，结合偏心量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)，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，两条等位线圆分别与Halbach阵列表贴式永磁电机的定子和转子的两个偏心圆重合。

在本发明提供的Halbach阵列表贴式永磁电机转子偏心气隙磁场解析方法中，还可以具有这样的特征：其中，在步骤S1中，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。