(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 202210619988.4 (22)申请日 2022.06.02 (71)申请人 江苏大学 地址 212013 江苏省镇江市京口区学府路 301号 (72)发明人 项子旋　卢子润　朱孝勇　张丽　 樊德阳　全力　 (74)专利代理 机构 南京智造力知识产权代理有 限公司 32382 专利代理师 张明明 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 基于谐波群的磁场调制永磁电机磁场耦合 分析及调制方法 (57)摘要 本发明公开电机设计领域中一种基于谐波 群的磁场调制永磁电机磁场耦合分析及调制方 法， 根据永磁励磁源为外表贴永磁体和中间永磁 体、 电枢磁源为外电枢绕组， 获得电机的外气隙 磁场的基准磁密分量， 根据永磁励磁源为内表贴 永磁体和中间永磁体、 电枢磁源为内电枢绕组获 得外气隙磁场的耦合磁密分量， 由气隙磁密 依次 计算出耦合效应比、 谐波特性因子以及谐波耦合 效率， 根据谐波耦合效率判断出正、 负耦合谐波， 由正、 负耦合谐波分别建立相应的正、 负耦合谐 波群并计算出正、 负耦合效率， 由正、 负耦合效率 分析出电机磁场耦合是否 符合要求； 本发明实现 对耦合谐波正向效应的有效利用， 通过改善气隙 磁密谐波 耦合特性实现电机转矩能力的提升 。 权利要求书4页 说明书10页 附图7页 CN 115048781 A 2022.09.13 CN 115048781 A 1.一种基于谐波群的磁场调制永磁电机磁场耦合分析 方法， 其特 征是： 根据永磁励磁源为电机的外表贴永磁体和中间永磁体、 电枢磁源为电机的外电枢绕 组， 获得电机的外气隙磁场的基准磁密分量； 根据永磁励磁源为电机的内表贴永磁体和中间永磁体、 电枢磁源为电机的内电枢绕 组， 采用与获得所述的基准磁密分量相雷同的方法获得电机的外气隙磁场的耦合磁密分 量； 由所述的基准磁密分量和所述的耦合磁密分量 合成得到 外气隙磁场的气隙磁密； 由所述的气隙磁密依次计算出耦合效应比、 谐波特性因子以及谐波 耦合效率； 根据所述的谐波 耦合效率判断出正、 负耦合谐波； 由所述的正、 负耦合谐波分别建立相应的正、 负耦合谐波群， 并计算出所述的正、 负耦 合谐波群的相应的正、 负耦合效率； 由所述的正、 负耦合效率分析 出电机磁场耦合是否符合要求。 2.根据权利要求1所述的基于谐波群的磁场调制永磁电机磁场耦合分析方法， 其特征 是： 所述的外气隙磁场的基 准磁密分量为Bn( θ,t)， 由永磁磁密BPM( θ,t)和电枢 磁密BAM( θ,t) 合成得到： t＝|iPs+kNr|， 所述的外气隙磁场的耦合磁密分量 t＝|iPs+kNr|， θ是电机的机械角度， t是时间， Bτ是τ 次基准磁密分量谐波幅值， θτ(t)是τ 次基准磁密分 量谐波的相位随时间变化的函数， i为磁势谐波 次数， 取奇数1,3,5, …， k为磁导谐波 次数， 取0,±1,±2,...， Ps为电机的中间永磁体的极对数， Nr电机的外转子齿数， Bcτ是τ 次耦合磁 密分量谐波幅值， θc τ(t)是τ 次耦合磁密分量谐波相位随时间变化的函数。 3.根据权利要求2所述的基于谐波群的磁场调制永磁电机磁场耦合分析方法， 其特征 是： 所述的永磁 磁密BPM( θ,t)由外气隙磁场的永磁 磁势Fpm( θ )和磁导 Λ( θ,t)相乘得到： Fi为i次永磁磁势谐波幅值， Λk为k次磁导谐波幅值， Ωr为电机的外转子的机械转速， θpm为外气隙磁场的i次磁势 谐波初相位。 4.根据权利要求3所述的基于谐波群的磁场调制永磁电机磁场耦合分析方法， 其特征 是： 所述的外气隙磁场的永磁磁势Fpm( θ )由电机的中间永磁体的永磁磁动势Fo( θ )和外表贴 永磁体的永磁磁动 势Fsurface( θ )合成得到： 所述的磁导 5.根据权利要求4所述的基于谐波群的磁场调制永磁电机磁场耦合分析方法， 其特征权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115048781 A 2是： 所述的中间永磁体的永磁磁动势 i次磁势谐波幅值 θo为中间永磁 体的i次磁势谐波初相位， FM是中间永磁体的磁势 幅值； 所述的外表贴永磁体 的永磁磁动势 θf为外表贴 永磁体i次磁势 谐波初相位， i次外表贴永磁 体磁势谐波幅值 Ff为当外表 贴永磁体的外侧面在径向截面上展开为 非正弦轮廓线时其磁势幅值， 相反的当为正弦轮廓 线时其磁势幅值 为Ffs， θs为定子齿宽度。 6.根据权利要求2所述的基于谐波群的磁场调制永磁电机磁场耦合分析方法， 其特征 是： 所述的电枢磁密BAM( θ,t)由电机的外电枢绕组产生的合成磁动势FABC( θ,t)与外气隙磁 场的磁导 Λ( θ,t)相乘得到， 所述的合成磁动势 所述的磁导 ω是电角速度， θ是机械位置， Fm和Fn分别是m次和n次 谐波电枢磁势谐波的幅值， Λk为k次磁导谐波幅值， Nr为电机的外转子齿 数， Ωr为电机的外 转子的机 械转速， t是时间。 7.根据权利要求2所述的基于谐波群的磁场调制永磁电机磁场耦合分析方法， 其特征 是： 所述的外气隙磁场的气隙磁密 8.根据权利要求7所述的基于谐波群的磁场调制永磁电机磁场耦合分析方法， 其特征 是： 所述的气隙磁密依次计算出耦合效应比、 谐波 特性因子以及谐波耦合效率为： 先计算出 耦合效应比 再计算出出绕组槽距角 τ 次谐波的谐波 槽距角 判断当αw＝αp时， 谐波特性因子kw＝1， 当αw≠αp时， 谐波特性因子kw＝‑ 1； 最后计算出谐波 耦合效率 η＝ kc·kw×100％， Nst为定子齿数。 9.根据权利要求8所述的基于谐波群的磁场调制永磁电机磁场耦合分析方法， 其特征 是： 由所述的正、 负耦合谐波分别建立相应的正、 负耦合谐波群， 正耦合谐波群pg＝{p1, p2,…,pσ}， σ ∈N+， 负耦合谐波群ng＝{n1,n2,…,nε}， ε∈N+， p1,p2…,pσ分别是第1,2, …, σ 个权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115048781 A 3