(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210605063.4 (22)申请日 2022.05.30 (71)申请人 东南大学 地址 210096 江苏省南京市玄武区新 街口 街道四牌楼 2号 (72)发明人 花为　印航　 (74)专利代理 机构 北京同辉知识产权代理事务 所(普通合伙) 11357 专利代理师 陈天林 (51)Int.Cl. H02P 6/32(2016.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 119/02(2020.01) (54)发明名称 一种永磁电机气隙磁场对电磁力贡献的计 算方法 (57)摘要 本发明公开了一种永磁电机气隙磁场对电 磁力贡献的计算方法， 涉及 永磁电机电磁性能计 算技术领域， 首先， 将作用在永磁电机定子上的 电磁力等效为集中力， 基于气隙磁密谐波表达式 推导了解析模型； 然后， 提出了电磁力调制系数， 对气隙磁场调制和电磁力调制进行解耦； 接着， 建立了一种永磁电机复杂气 隙磁场谐波对电磁 力贡献的计算方法； 本发明提出的永磁电机气隙 磁场对电磁力贡献的计算方法能够有效地解耦 定子对磁场、 电磁力的调制作用， 揭示了气隙磁 场各次谐波对电磁力的贡献量， 并能够清晰地反 映转速、 永磁 磁场及电枢磁场对电磁力的影响。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 114928278 A 2022.08.19 CN 114928278 A 1.一种永磁电机气隙磁场对电磁力贡献的计算方法， 其特 征在于， 方法包括以下步骤： 确定目标电磁力阶次m与频率 ife； 根据公式i ＝i1±i2， 确定i1与i2对应的气隙磁场谐波频率 i1fe与i2fe； 根据公式m＝min|Ns‑k(v1±v2)|条件， 确定气隙磁场谐波的阶次v1与v2， 式中v1与v2为非 负整数， k 为整数， Ns为定子槽数； 计算对电磁力的贡献 大的气隙磁场谐波频率； 考虑气隙磁场调制作用， 计算气隙磁场谐波幅值的贡献； 考虑力调制作用， 基于力调制系数计算气隙磁场谐波对电磁力的贡献， 由磁场谐波阶 次、 频率计算得到电磁力的幅值与相位。 2.根据权利要求1所述的一种永磁电机气隙磁场对电磁力贡献的计算方法， 其特征在 于， 所述确定气隙磁场谐波的阶次v1与v2的过程为： 根据公式m＝min|Ns‑k(v1±v2)|， 得到m 阶电磁力对应的频率i1、 i2组合， 从而得到对应的气隙磁场阶次Kv1,j1＝v1+j1Ns与Kv2,j2＝v2+ j2Ns。 3.根据权利要求2所述的一种永磁电机气隙磁场对电磁力贡献的计算方法， 其特征在 于， Kv1,j1＝v1+j1Ns与Kv2,j2＝v2+j2Ns式中j1、 j2为整数。 4.根据权利要求2所述的一种永磁电机气隙磁场对电磁力贡献的计算方法， 其特征在 于， 公式m＝mi n|Ns‑k(v1±v2)|在空载时有m＝mi n|Ns‑p(i1±i2)|。 5.根据权利要求1所述的一种永磁电机气隙磁场对电磁力贡献的计算方法， 其特征在 于， 所述计算对电磁力的贡献 大的气隙磁场谐波频率的表达式为： 式中 为阶次v1的气隙磁密谐波幅值， 为阶次v2的气隙磁密谐波幅值， le为电机叠厚， Rs为定子内径， μ0为真空磁导率， kecf 为力调制系数。 6.根据权利要求5所述的一种永磁电机气隙磁场对电磁力贡献的计算方法， 其特征在 于， 所述力调制系数的定义 为： 7.根据权利要求1所述的一种永磁电机气隙磁场对电磁力贡献的计算方法， 其特征在 于， 所述考虑气隙磁场调制作用， 计算气隙磁场谐波幅值的贡献 过程为： 8.根据权利要求1所述的一种永磁电机气隙磁场对电磁力贡献的计算方法， 其特征在 于， 所述由磁场谐波阶次、 频率计算得到电磁力的幅值与相位的过程为： 电磁力的幅值计算 为 电磁力的相位计算为 式中 为幅值 为 的谐波对应的相位， 为幅值为 的谐波对应的相位。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114928278 A 2一种永磁电机气隙磁场对电磁力贡献 的计算方 法 技术领域 [0001]本发明涉及永磁电机电磁性能计算技术领域， 具体的是一种永磁电机气隙磁场对 电磁力贡献的计算方法。 背景技术 [0002]现有的电磁力模型大多是从电磁力密度推导而来， 无法准确表征各气隙磁场谐波 对电磁力的贡献， 虽然 《Investigation  of Bread‑Loaf Magnet on Vibration   Performance  in FSCW PMSM Considering  Force Modulation  Effect》 一文讨论了气隙磁 场谐波对电磁力的影响， 但分析仅限于分析电磁力密度的频率和阶数， 并且只考虑了kp阶 气隙磁场谐波， 其中k为整数， p为永磁磁场极对 数， 然而， 除了kp阶气隙磁场谐波外， 由于气 隙磁场调制作用， 永磁电机气隙磁场包含了丰富的调制谐波， 调制 磁场谐波对电磁力 贡献 的计算方法未见报道， 另外， 现有电磁力模型仅仅对定子齿对电磁力的调制作用进行了定 性分析， 无法进行量化分析力调制的影响， 可见， 现有的电磁力计算方法无法准确表征气隙 磁场谐波对电磁力的贡献大小， 为此， 现在提出一种永磁电机气隙磁场对电磁力 贡献的计 算方法。 发明内容 [0003]为解决上述背景技术中提到的不足， 本发明的目的在于提供一种永磁电机气隙磁 场对电磁力贡献的计算方法， 解决了现有的电磁力计算方法无法准确表征气隙磁场谐波对 电磁力的贡献 大小的技 术问题。 [0004]本发明的目的可以通过以下技术方案实现： 一种永磁电机气隙磁场对电磁力贡献 的计算方法， 方法包括以下步骤： [0005]确定目标电磁力阶次m与频率 ife； [0006]根据公式i ＝i1±i2， 确定i1与i2对应的气隙磁场谐波频率 i1fe与i2fe； [0007]根据公式m＝min|Ns‑k(v1±v2)|条件， 确 定气隙磁场谐波的阶次v1与v2， 式中v1与 v2为非负整数， k 为整数， Ns为定子槽数； [0008]计算对电磁力的贡献 大的气隙磁场谐波频率； [0009]考虑气隙磁场调制作用， 计算气隙磁场谐波幅值的贡献； [0010]考虑力调制作用， 基于力调制系数计算气隙磁场谐波对电磁力的贡献， 由磁场谐 波阶次、 频率计算得到电磁力的幅值与相位。 [0011]进一步地， 所述确定气隙磁场谐波的阶次v1与v2的过程为： 根据公式m＝min|Ns‑k (v1±v2)|， 得到m阶电磁力对应的频率i1、 i2组合， 从而得到对应的气隙磁场阶次Kv1,j1＝v1+ j1Ns与Kv2,j2＝v2+j2Ns， 其中j1、 j2为整数。 [0012]进一步地， 所述m＝mi n|Ns‑k(v1±v2)|在空载时有m＝mi n|Ns‑p(i1±i2)|。 [0013]进一步地， 所述计算对电磁力的贡献大的气隙磁场谐波频率的表达式为：说　明　书 1/4 页 3 CN 114928278 A 3