CN107153746A - 一种内置式永磁同步电机漏磁系数解析计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内置式永磁同步电机漏磁系数解析计算方法，首先假定漏磁系数的值，确定每极主磁通，计算主磁路的磁压降基于主磁路的磁压降；该磁压降也为加在漏磁路上的磁压降，由于磁桥部分的磁阻大，因此该磁压降主要加在了磁桥部分，由此可确定磁桥部分的磁场强度；根据求得的磁桥部分磁场强度；查磁化曲线得到磁桥部分的磁通密度，计算漏磁通，根据所有的漏磁通，求得漏磁系数；若求得的漏磁系数与假设值差别超过阈值，则重新设定漏磁系数，重复上述计算过程；若计算值与假设值的差值在误差允许阈值内时，则计算值就是所求漏磁系数。本发明能准确计算内置式永磁电机的漏磁系数，且便于集成于采用磁路解析法的电磁计算中，提高了电磁计算的准确性。

Description

一种内置式永磁同步电机漏磁系数解析计算方法

技术领域

本发明涉及一种内置式永磁同步电机漏磁系数解析计算方法。

背景技术

在永磁电机中，每极永磁体产生的磁通分为主磁通和漏磁通两部分，每极永磁体产生的磁通与主磁通之比，称为漏磁系数。漏磁系数是永磁同步电动机设计的关键参数，对电机的电磁计算的准确性非常重要。

对于内置式永磁同步电机，由于永磁体内置于转子内部，漏磁分布复杂，漏磁系数受结构尺寸影响很大。目前，对漏磁系数的准确计算主要采用有限元法，由于有限元法在企业中的应用还不太广泛，设计人员往往根据经验估算漏磁系数，大大地降低了电磁计算的准确性。

另外，利用有限元法可准确计算漏磁系数，但数据准备时间长，且不便于将其集成于采用磁路解析法的电磁计算中。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种内置式永磁同步电机漏磁系数解析计算方法，本发明具有准确计算漏磁系数的作用，且能集成于采用磁路解析法的电磁计算中，降低电磁计算的复杂性，并提高了电磁计算的准确性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种内置式永磁同步电机漏磁系数解析计算方法，首先假定漏磁系数的值，确定每极主磁通，计算主磁路的磁压降；基于主磁路的磁压降，确定磁桥部分的磁场强度；根据求得的磁桥部分磁场强度，查磁化曲线得到磁桥部分的磁通密度，计算漏磁通；求得所有的漏磁通，计算漏磁系数，若求得的漏磁系数与假设值差别超过阈值，则重新设定漏磁系数，重复上述计算过程；若计算值与假设值的差值在误差允许阈值内时，则计算值就是所求漏磁系数。

所述内置式永磁同步电机包括定子和转子，永磁体内置于转子。

根据转子磁压降、气隙磁压降和定子磁压降之和计算主磁路的磁压降。

主磁路的磁压降也为加在漏磁路上的磁压降，在漏磁路径上，磁桥部分的磁密很饱和，磁阻较大，而其余部分磁密不饱和，磁阻较小，因此磁压降认为主要加在了磁桥部分。

磁桥部分的磁场强度为磁压降与磁桥的宽度的比值。

漏磁通为磁桥部分的磁通密度与铁心长度和磁桥厚度的乘积。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明能准确计算内置式永磁电机的漏磁系数，且便于集成于采用磁路解析法的电磁计算中，提高了电磁计算的准确性。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是本发明本发明方法涉及的的内置式调速永磁同步电动机结构示意图；

图2是本发明内置式调速永磁同步电动机的等效磁路；

图3是本发明方法漏磁系数计算流程示意图；

其中，1-定子；2-转子；3-永磁体；4-轴；F_c为永磁体磁动势，F_m为主磁路的磁压降，Λ_m、Λ_s、Λ_r、Λ_ag分别为永磁体、定子、转子、气隙的磁导，Λ_σ1、Λ_σ2、Λ_σ3分别对应不同漏磁路径的磁导。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在对漏磁系数的准确计算主要采用有限元法，由于有限元法在企业中的应用还不太广泛，设计人员往往根据经验估算漏磁系数，大大地降低了电磁计算的准确性、不便于将其集成于采用磁路解析法的电磁计算中的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种内置式永磁同步电机漏磁系数解析计算方法。

一种内置式永磁同步电机，包括定子和转子，永磁体内置于转子。

一种内置式永磁同步电机漏磁系数解析计算方法，包括以下步骤：

(1)在电机设计时，先假定一漏磁系数，确定每极主磁通，进而求出主磁路的磁压降为

F_m＝F_r+F_ag+F_s (1)

式中，F_r为转子磁压降，F_ag为气隙磁压降，F_s为定子磁压降。

(2)求得的磁压降F_m也为加在漏磁路上的磁压降。在漏磁路径上，磁桥部分的磁密很饱和，磁阻较大，而其余部分磁密不饱和，磁阻较小，因此磁压降F_m可认为主要加在了磁桥部分。由此可得磁桥部分的磁场强度为

式中，H为磁桥部分的磁场强度，l为磁桥的宽度。

(3)根据求得的磁桥部分磁场强度H，查磁化曲线可得到磁桥部分的磁通密度B，由此可得漏磁通为

Φ_σ＝BS＝Bl_ah (3)

式中，S为磁桥的截面积，l_a为铁心长度，h为磁桥厚度。

(4)求得所有的漏磁通后，即可求得漏磁系数，如下式

式中，Φ_δ为主磁通。

(5)若求得的漏磁系数与假设值差别较大，则重新设定漏磁系数，重复上述计算过程；若计算值与假设值的差值在误差允许范围内时，则计算值就是所求漏磁系数。

本申请的一种典型的实施方式中，如图1所示，如图1所示，一种V型内置式永磁同步电机，包括定子和转子，永磁体内置于转子，每极永磁体分为两块，呈V型放置。

一种V型内置式永磁同步电机漏磁系数解析计算方法，包括以下步骤：

(1)在电机设计时，先假定一漏磁系数，确定每极主磁通，进而求出主磁路的磁压降为

F_m＝F_r+F_ag+F_s (5)

式中，F_r为转子磁压降，F_ag为气隙磁压降，F_s为定子磁压降。

(2)如图2所示，求得的磁压降F_m也为加在漏磁路上的磁压降。在漏磁路径上，磁桥部分的磁密很饱和，磁阻较大，而其余部分磁密不饱和，磁阻较小，因此磁压降F_m可认为主要加在了磁桥部分。由此可得磁桥部分的磁场强度为

式中，H为磁桥部分的磁场强度，l为磁桥的宽度。

(3)根据求得的磁桥部分磁场强度H，查磁化曲线可得到磁桥部分的磁通密度B，由此可得漏磁通为

Φ_σ＝BS＝Bl_ah (3)

式中，S为磁桥的截面积，l_a为铁心长度，h为磁桥厚度。

(4)求得所有的漏磁通后，即可求得漏磁系数，如下式

式中，Φ_δ为主磁通。

(5)若求得的漏磁系数与假设值差别较大，则重新设定漏磁系数，重复上述计算过程；若计算值与假设值的差值在误差允许范围内时，则计算值就是所求漏磁系数，计算流程如图3所示。

对图1所示的内置式调速永磁同步电动机，利用本发明方法计算了漏磁系数，对比了永磁体宽度不同时漏磁系数解析计算结果和有限元法计算结果。经对比可知，解析法得到的计算结果与有限元法结果较为接近，误差较小，说明解析法较为准确，能够满足电机电磁设计的需要。

表1不同宽度永磁体漏磁系数计算结果

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (6)

1.一种内置式永磁同步电机漏磁系数解析计算方法，其特征是：首先假定漏磁系数的值，确定每极主磁通，计算主磁路的磁压降基于主磁路的磁压降；该磁压降也为加在漏磁路上的磁压降，由于磁桥部分的磁阻大，因此该磁压降主要加在了磁桥部分，由此可确定磁桥部分的磁场强度；根据求得的磁桥部分磁场强度，查磁化曲线得到磁桥部分的磁通密度，计算漏磁通，根据所有的漏磁通，求得漏磁系数，若求得的漏磁系数与假设值差别超过阈值，则重新设定漏磁系数，重复上述计算过程；若计算值与假设值的差值在误差允许阈值内时，则计算值就是所求漏磁系数。

2.如权利要求1所述的一种内置式永磁同步电机漏磁系数解析计算方法，其特征是：所述内置式永磁同步电机包括定子和转子，永磁体内置于转子。

3.如权利要求1所述的一种内置式永磁同步电机漏磁系数解析计算方法，其特征是：根据转子磁压降、气隙磁压降和定子磁压降之和计算主磁路的磁压降。

4.如权利要求1所述的一种内置式永磁同步电机漏磁系数解析计算方法，其特征是：主磁路的磁压降也为加在漏磁路上的磁压降，在漏磁路径上，磁桥部分的磁密很饱和，磁阻较大，而其余部分磁密不饱和，磁阻较小，因此磁压降可认为主要加在了磁桥部分。

5.如权利要求1所述的一种内置式永磁同步电机漏磁系数解析计算方法，其特征是：磁桥部分的磁场强度为主磁路磁压降与磁桥的宽度的比值。

6.如权利要求1所述的一种内置式永磁同步电机漏磁系数解析计算方法，其特征是：漏磁通为磁桥部分的磁通密度与铁心长度和磁桥厚度的乘积。