一種內置式永磁同步電機漏磁系數解析計算方法與流程

本發明涉及一種內置式永磁同步電機漏磁系數解析計算方法。

背景技術：

在永磁電機中，每極永磁體產生的磁通分為主磁通和漏磁通兩部分，每極永磁體產生的磁通與主磁通之比，稱為漏磁系數。漏磁系數是永磁同步電動機設計的關鍵參數，對電機的電磁計算的準確性非常重要。

對于內置式永磁同步電機，由于永磁體內置于轉子內部，漏磁分布復雜，漏磁系數受結構尺寸影響很大。目前，對漏磁系數的準確計算主要采用有限元法，由于有限元法在企業中的應用還不太廣泛，設計人員往往根據經驗估算漏磁系數，大大地降低了電磁計算的準確性。

另外，利用有限元法可準確計算漏磁系數，但數據準備時間長，且不便于將其集成于采用磁路解析法的電磁計算中。

技術實現要素：

本發明為了解決上述問題，提出了一種內置式永磁同步電機漏磁系數解析計算方法，本發明具有準確計算漏磁系數的作用，且能集成于采用磁路解析法的電磁計算中，降低電磁計算的復雜性，并提高了電磁計算的準確性。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種內置式永磁同步電機漏磁系數解析計算方法，首先假定漏磁系數的值，確定每極主磁通，計算主磁路的磁壓降；基于主磁路的磁壓降，確定磁橋部分的磁場強度；根據求得的磁橋部分磁場強度，查磁化曲線得到磁橋部分的磁通密度，計算漏磁通；求得所有的漏磁通，計算漏磁系數，若求得的漏磁系數與假設值差別超過閾值，則重新設定漏磁系數，重復上述計算過程；若計算值與假設值的差值在誤差允許閾值內時，則計算值就是所求漏磁系數。

所述內置式永磁同步電機包括定子和轉子，永磁體內置于轉子。

根據轉子磁壓降、氣隙磁壓降和定子磁壓降之和計算主磁路的磁壓降。

主磁路的磁壓降也為加在漏磁路上的磁壓降，在漏磁路徑上，磁橋部分的磁密很飽和，磁阻較大，而其余部分磁密不飽和，磁阻較小，因此磁壓降認為主要加在了磁橋部分。

磁橋部分的磁場強度為磁壓降與磁橋的寬度的比值。

漏磁通為磁橋部分的磁通密度與鐵心長度和磁橋厚度的乘積。

與現有技術相比，本發明的有益效果為：

本發明能準確計算內置式永磁電機的漏磁系數，且便于集成于采用磁路解析法的電磁計算中，提高了電磁計算的準確性。

附圖說明

構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本申請的進一步理解，本申請的示意性實施例及其說明用于解釋本申請，并不構成對本申請的不當限定。

圖1是本發明本發明方法涉及的的內置式調速永磁同步電動機結構示意圖；

圖2是本發明內置式調速永磁同步電動機的等效磁路；

圖3是本發明方法漏磁系數計算流程示意圖；

其中，1-定子；2-轉子；3-永磁體；4-軸；fc為永磁體磁動勢，fm為主磁路的磁壓降，λm、λs、λr、λag分別為永磁體、定子、轉子、氣隙的磁導，λσ1、λσ2、λσ3分別對應不同漏磁路徑的磁導。

具體實施方式：

下面結合附圖與實施例對本發明作進一步說明。

應該指出，以下詳細說明都是例示性的，旨在對本申請提供進一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術和科學術語具有與本申請所屬技術領域的普通技術人員通常理解的相同含義。

需要注意的是，這里所使用的術語僅是為了描述具體實施方式，而非意圖限制根據本申請的示例性實施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數形式也意圖包括復數形式，此外，還應當理解的是，當在本說明書中使用術語“包含”和/或“包括”時，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。

正如背景技術所介紹的，現有技術中存在對漏磁系數的準確計算主要采用有限元法，由于有限元法在企業中的應用還不太廣泛，設計人員往往根據經驗估算漏磁系數，大大地降低了電磁計算的準確性、不便于將其集成于采用磁路解析法的電磁計算中的不足，為了解決如上的技術問題，本申請提出了一種內置式永磁同步電機漏磁系數解析計算方法。

一種內置式永磁同步電機，包括定子和轉子，永磁體內置于轉子。

一種內置式永磁同步電機漏磁系數解析計算方法，包括以下步驟：

(1)在電機設計時，先假定一漏磁系數，確定每極主磁通，進而求出主磁路的磁壓降為

fm＝fr+fag+fs(1)

式中，fr為轉子磁壓降，fag為氣隙磁壓降，fs為定子磁壓降。

(2)求得的磁壓降fm也為加在漏磁路上的磁壓降。在漏磁路徑上，磁橋部分的磁密很飽和，磁阻較大，而其余部分磁密不飽和，磁阻較小，因此磁壓降fm可認為主要加在了磁橋部分。由此可得磁橋部分的磁場強度為

式中，h為磁橋部分的磁場強度，l為磁橋的寬度。

(3)根據求得的磁橋部分磁場強度h，查磁化曲線可得到磁橋部分的磁通密度b，由此可得漏磁通為

φσ＝bs＝blah(3)

式中，s為磁橋的截面積，la為鐵心長度，h為磁橋厚度。

(4)求得所有的漏磁通后，即可求得漏磁系數，如下式

式中，φδ為主磁通。

(5)若求得的漏磁系數與假設值差別較大，則重新設定漏磁系數，重復上述計算過程；若計算值與假設值的差值在誤差允許范圍內時，則計算值就是所求漏磁系數。

本申請的一種典型的實施方式中，如圖1所示，如圖1所示，一種v型內置式永磁同步電機，包括定子和轉子，永磁體內置于轉子，每極永磁體分為兩塊，呈v型放置。

一種v型內置式永磁同步電機漏磁系數解析計算方法，包括以下步驟：

(1)在電機設計時，先假定一漏磁系數，確定每極主磁通，進而求出主磁路的磁壓降為

fm＝fr+fag+fs(5)

式中，fr為轉子磁壓降，fag為氣隙磁壓降，fs為定子磁壓降。

(2)如圖2所示，求得的磁壓降fm也為加在漏磁路上的磁壓降。在漏磁路徑上，磁橋部分的磁密很飽和，磁阻較大，而其余部分磁密不飽和，磁阻較小，因此磁壓降fm可認為主要加在了磁橋部分。由此可得磁橋部分的磁場強度為

式中，h為磁橋部分的磁場強度，l為磁橋的寬度。

(3)根據求得的磁橋部分磁場強度h，查磁化曲線可得到磁橋部分的磁通密度b，由此可得漏磁通為

φσ＝bs＝blah(3)

式中，s為磁橋的截面積，la為鐵心長度，h為磁橋厚度。

(4)求得所有的漏磁通后，即可求得漏磁系數，如下式

式中，φδ為主磁通。

(5)若求得的漏磁系數與假設值差別較大，則重新設定漏磁系數，重復上述計算過程；若計算值與假設值的差值在誤差允許范圍內時，則計算值就是所求漏磁系數，計算流程如圖3所示。

對圖1所示的內置式調速永磁同步電動機，利用本發明方法計算了漏磁系數，對比了永磁體寬度不同時漏磁系數解析計算結果和有限元法計算結果。經對比可知，解析法得到的計算結果與有限元法結果較為接近，誤差較小，說明解析法較為準確，能夠滿足電機電磁設計的需要。

表1不同寬度永磁體漏磁系數計算結果

以上所述僅為本申請的優選實施例而已，并不用于限制本申請，對于本領域的技術人員來說，本申請可以有各種更改和變化。凡在本申請的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本申請的保護范圍之內。

上述雖然結合附圖對本發明的具體實施方式進行了描述，但并非對本發明保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發明的保護范圍以內。