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申请/专利权人：哈尔滨工业大学

摘要：一种基于改进矢量叠加的永磁电机齿槽转矩近似建模方法，属于永磁同步电机近似建模分析技术领域。方法是：对带加工公差的电机进行有限元仿真，分析并提取电机齿槽转矩的附加谐波幅值，分析电机齿槽转矩附加谐波幅值与影响附加谐波幅值的n个底层结构参数pii∈1,...,n集合P＝{p1,p2,...,pn}n＜∞的公差之间的数值关系；对不带加工公差的电机进行有限元仿真，分析并提取电机齿槽转矩的固有谐波幅值，建立电机固有谐波幅值与影响附加谐波幅值的n个底层结构参数pii∈1,...,n集合P＝{p1,p2,...,pn}n＜∞的之间的模型关系；提取电机固有和附加谐波幅值，以及齿槽转矩峰峰值，构建两种谐波幅值与齿槽转矩峰峰值之间的近似模型；以上所述电机均为永磁同步电机。本发明用于永磁同步电机齿槽转矩近似建模。

主权项：1.一种基于改进矢量叠加的永磁电机齿槽转矩近似建模方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤一：依次随机抽取永磁同步电机若干组设计参数中心值，并根据各组设计参数的公差范围，在各组设计参数附近依次抽取带有加工公差的参数数据，基于Maxwell对带有加工公差的永磁同步电机进行有限元仿真，分析并提取永磁同步电机齿槽转矩附加谐波幅值，基于改进的矢量叠加方法，分析永磁同步电机齿槽转矩附加谐波幅值与影响该附加谐波幅值的n个底层结构参数pi，i∈1,...,n，集合P＝{p1,p2,...,pn}，n＜∞的公差之间的数值关系，P为n个底层结构参数集合，并推广到永磁同步电机设计参数的其它组中心值上，最终得到设计参数在中心值不同取值下的齿槽转矩附加谐波幅值；所述改进的矢量叠加方法具体为：步骤一一：针对每一组设计参数中心值，分析并提取该组设计参数中心值下，存在加工公差时的永磁同步电机齿槽转矩附加谐波幅值，从而得到一个永磁体多个设计参数产生的各次附加谐波幅值；然后，结合该片永磁体粘贴位置将各次附加谐波幅值和对应各个附加谐波对应的相位角对应匹配后，组成各次附加谐波矢量；电机上的各个永磁体的各设计参数公差引起的各次附加谐波矢量的计算过程如下：首先，根据设计参数的该组中心值和齿槽转矩附加谐波幅值之间的线性关系，计算出各个设计参数任意中心值下公差引起的附加谐波幅值，如式1所示； 其中：Kmk是斜率系数，k是附加谐波阶次，Δmn是第n片永磁体的第m个设计参数的加工公差，xm是第n片永磁体的第m个设计参数的中心值，是第n片永磁体的第m个设计参数的实际值，TnAHCmk是第n片永磁体的第m个设计参数产生的第k次附加谐波幅值，即设计参数公差变化引起的齿槽转矩附加谐波幅值的变化率；据此通过最小二乘法拟合的折线，计算出该线性关系中的斜率系数Kmk；其次，根据各片永磁体的粘贴位置和对应的谐波相位角，计算出各片永磁体各设计参数在各中心值下存在的公差引起的各次附加谐波矢量，如式2所示； 其中：n表示永磁体数量，n＝2p；p为极对数，k为附加谐波阶次，αnmk为k次附加谐波的相位角，m表示设计参数数量；当m＝1时，表示一个设计参数的情况；当m1时，推广到多个设计参数的情形；再其次，进行矢量叠加，如式3所示； 其中：表示第n片永磁体产生的第k次附加谐波，表示第n片永磁体的第1～m个设计参数产生的第k次附加谐波；由式3得到所有永磁体各设计参数分别作用下的附加谐波矢量，并将多个设计参数的相同阶次附加谐波矢量再次叠加，得到所有永磁体多个设计参数共同作用产生的各次附加谐波矢量；最后，提取出附加谐波矢量的幅值和相位角；步骤二：基于Maxwell对不带加工公差的永磁同步电机进行有限元仿真，分析并提取永磁同步电机齿槽转矩的固有谐波幅值，建立永磁同步电机固有谐波幅值与影响附加谐波幅值的n个底层结构参数pi，i∈1,...,n，集合P＝{p1,p2,...,pn}，n＜∞的之间的模型关系；步骤三：通过随机抽样和有限元仿真分析，提取永磁同步电机固有谐波幅值和附加谐波幅值，以及齿槽转矩峰峰值，构建上述两种谐波幅值与齿槽转矩峰峰值之间的近似模型。

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