江蘇大學劉國海獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉江蘇大學申請的專利一種永磁電機高效準確的瞬時轉矩分離方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN115459651B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-08-29發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202211200438.5,技術領域涉及:H02P21/00;該發明授權一種永磁電機高效準確的瞬時轉矩分離方法是由劉國海;柯昊;劉正蒙;陳前設計研發完成,并于2022-09-29向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種永磁電機高效準確的瞬時轉矩分離方法在說明書摘要公布了:本發明公開了一種永磁電機高效準確的瞬時轉矩分離方法。包括:對于目標永磁電機建立有限元模型仿真分析后,求解該負載情況下的齒槽轉矩。然后使用凍結磁導率技術分別得出僅有永磁體與電樞電流單獨作用的有限元模型,分別求解永磁轉矩和磁阻轉矩。至此,永磁電機的轉矩被完全分離成永磁轉矩﹑磁阻轉矩和齒槽轉矩。該方法通過MATLAB編寫成程序控制開源有限元軟件FEMM進行建模分析,可以靈活地進行后處理,一次性高效完成轉矩分離。該方法通過對于瞬時轉矩的完全分離,可以分析永磁轉矩,磁阻轉矩和齒槽轉矩在不同的負載條件下對于轉矩脈動的影響。
本發明授權一種永磁電機高效準確的瞬時轉矩分離方法在權利要求書中公布了:1.一種永磁電機高效準確的瞬時轉矩分離方法,其特征在于,包括以下步驟, 步驟1,對于目標電機建立有限元模型并初始化; 步驟2,給電機繞組設置負載電流,求解電機負載下的有限元模型,并使用虛位移法求解齒槽轉矩; 步驟3,根據步驟2求解出來的負載有限元模型使用凍結磁導率技術,在保留步驟2中所有鐵質材料的磁導率后,通過將電機的負載電流設置為0,求解此時的有限元模型,得出永磁轉矩; 步驟4,保留步驟2中的所有的鐵質材料的磁導率后,將電機的永磁體的剩磁密度設置為0,分別求解只有交軸電流或直軸電流作用后的模型,得出永磁電機交直軸的自感和互感,然后再求解與步驟2相同的負載電流作用的模型,得出考慮交叉互感效應的磁阻轉矩; 步驟5,結合步驟2-4中得到的永磁轉矩,磁阻轉矩和齒槽轉矩,分析得出三者的瞬時波形的疊加就是負載轉矩的瞬時波形,同時改變負載的電流,通過分析永磁轉矩,磁阻轉矩和齒槽轉矩的瞬時波形,分析它們對于瞬時轉矩脈動的影響; 所述步驟2中的設置負載電流通過MATLAB設立n相電流的表達式完成對電機一個電周期的仿真,完成有限元分析后,計算出整個電機所有有限元單元的磁場儲能,其計算表達式為: 其中Wm是整個電機的磁場儲能,即所有N個有限元單元的磁場儲能之和,Bi是第i個有限元單元的磁感應強度,Vi是第i個有限元單元的體積,μ0是真空磁導率,μr是有限元單元與真空磁導率的相對磁導率; 所述步驟2中的齒槽轉矩的求解公式為: 齒槽轉矩的求解是磁場儲能關于旋轉過的機械角度的負導數,其中Tcog是求解的齒槽轉矩,Wm是電機的磁場儲能,θm是指電機旋轉過的機械角度,Wmk和Wmk-1分別是第k步仿真步和第k-1步仿真步的整個電機磁場儲能,n為電機一個電周期仿真的總步數; 所述步驟3中的永磁轉矩的求解公式為: 其中Tpm是求解電機的永磁轉矩,m是求解電機的相數,p是求解電機的極對數,ψdPM與ψqPM分別是在只有永磁體作用時求解使用凍結磁導率后的有限元模型的d軸和q軸的磁鏈,id和iq分別是求解電機d軸和q軸的電流,θe是電機旋轉過的電角度。
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