一种电机永磁体排列方法技术

本申请公开了一种电机永磁体排列方法，提出正弦磁场脉宽调制SFPWM理论，用于设计电机永磁体阵列，使得电机永磁体阵列在沿运动方向的空间磁场磁感应强度的变化趋近于正弦曲线，电机永磁体阵列中磁钢为一块或多块，减少了同等容量电机磁钢用量。电机永磁体排列方法包括：提出正弦磁场脉宽调制SFPWM理论设计电机永磁体阵列中磁钢的磁钢数量、磁钢尺寸及磁钢排列位置，磁钢数量为大于或等于1的奇数；根据磁钢排列位置设置对应的磁钢，形成电机永磁体阵列，最后形成电机磁极。最后形成电机磁极。最后形成电机磁极。

【技术实现步骤摘要】
一种电机永磁体排列方法


[0001]本专利技术涉及永磁电机的应用领域，特别是涉及一种电机永磁体排列方法。

技术介绍

[0002]我国将内燃机混合动力、混合动力列车、高速磁浮列车、船舶电力综合系统及电力推进系统、混合动力电飞机及纯电飞机等列为重点科研方向，为电机深度利用提供了重大需求。
[0003]传统的永磁旋转电机或者直线电机采用永磁体N极S极排列方式，一般由若干个规格相同的永磁体单体沿圆周或并列排布组成电机永磁体阵列，在阵列中所有永磁体单体磁极的极性为N极S极交替排列。这种结构排列的永磁体阵列空间磁场畸变率大，电机性能不佳，谐波含量高，电机附加损耗大，增加了电机控制难度。
[0004]申请号为202010552909.3的中国专利提出了一种新型的永磁体排列结构，与现有的永磁体排列比较，在使用相同数量的永磁体单体的情况下，能够使得双边永磁体之间的中间位置处的磁场磁感应强度更大，双边永磁体之间中间位置处沿永磁体单体排列方向的磁感应强度的变化趋势更加接近正弦曲线。
[0005]在永磁电机应用领域关注度持续高涨的Halbach永磁阵列，最早源于1943公开的专利《An improved box for containing powder for toilet and other purposes》中，解决了单侧磁场的高效利用问题，能够加强一侧的空间磁场磁感应强度并削弱对立侧的磁场分布。但是，不能最好地形成理想电机所需要的正弦磁场分布。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供了一种电机永磁体排列方法，提出正弦磁场脉宽调制SFPWM理论，用于设计电机永磁体阵列，使得电机永磁体阵列在沿运动方向的空间磁场磁感应强度的变化趋近于正弦曲线，电机永磁体阵列中磁钢为一块或多块，减少了同等容量电机磁钢用量。
[0007]本专利技术第一方面提供一种电机永磁体排列方法，包括：
[0008]提出正弦磁场脉宽调制SFPWM理论，设计电机永磁体阵列中磁钢的磁钢数量、磁钢尺寸及磁钢排列位置，磁钢数量为大于或等于1的奇数；
[0009]根据磁钢排列位置设置对应的磁钢，形成电机永磁体阵列，最后形成电机磁极。
[0010]进一步的，提出正弦磁场脉宽调制SFPWM理论，设计电机永磁体阵列中磁钢的磁钢数量、磁钢尺寸及磁钢排列位置，包括：
[0011]根据正弦磁场脉宽调制SFPWM理论，确定电机永磁体阵列的正弦曲线磁场、正弦曲线需求、脉冲宽度需求及调制模式，正弦曲线磁场为半个周期；
[0012]根据正弦曲线需求设置电机永磁体阵列中磁钢的磁钢数量，磁钢数量为大于或等于1的奇数；
[0013]根据脉冲宽度需求设置对应磁钢的磁钢尺寸；
[0014]根据调制模式设置每个磁钢的磁钢排列位置。
[0015]进一步的，根据调制模式设置每个磁钢的磁钢排列位置，包括：
[0016]根据磁钢数量及磁钢尺寸，对正弦曲线磁场进行分区得到磁场区，每一个磁场区对应一个磁钢；
[0017]根据调制模式将每个磁钢的磁钢中心线与对应磁场区的磁场重心线重合，得到每个磁钢的磁钢排列位置。
[0018]进一步的，根据调制模式设置每个磁钢的磁钢排列位置，包括：
[0019]根据磁钢数量及磁钢尺寸，对正弦曲线磁场进行分区得到磁场区，每一个磁场区对应一个磁钢；
[0020]根据调制模式将每个磁钢的磁钢中心线与对应磁场区的磁场中心线重合，得到每个磁钢的磁钢排列位置。
[0021]进一步的，磁钢数量等于1时，正弦曲线磁场为磁场区，磁场区的磁场中心线和磁场重心线重合。
[0022]进一步的，磁钢数量为大于1的奇数时，磁钢包括中心磁钢、以中心磁钢的磁钢中心线为轴对称的多对对称磁钢，同一对对称磁钢的磁钢尺寸相同，所有对称磁钢的磁钢尺寸及中心磁钢的磁钢尺寸相同或不同。
[0023]由此可见，本专利技术的电机永磁体排列方法中，提出正弦磁场脉宽调制SFPWM理论，设计电机永磁体阵列中磁钢的磁钢数量、磁钢尺寸及磁钢排列位置，磁钢数量为大于或等于1的奇数，根据磁钢排列位置设置对应的磁钢，形成电机永磁体阵列，最后形成电机磁极。提出正弦磁场脉宽调制SFPWM理论，用于设计电机永磁体阵列，使得电机永磁体阵列在沿运动方向的空间磁场磁感应强度的变化趋近于正弦曲线，电机永磁体阵列中磁钢为一块或多块，减少了同等容量电机磁钢用量。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图1为本专利技术提供的电机永磁体排列方法的一个实施例的流程示意图；
[0026]图2为本专利技术提供的1块磁钢组成电机永磁体阵列的示意图；
[0027]图3为本专利技术提供的3块磁钢组成电机永磁体阵列重心线重合的排列方式的示意图；
[0028]图4为本专利技术提供的3块磁钢组成电机永磁体阵列中心线重合的排列方式的示意图；
[0029]图5为本专利技术提供的5块磁钢组成电机永磁体阵列重心线重合的排列方式的示意图；
[0030]图6为本专利技术提供的5块磁钢组成电机永磁体阵列中心线重合的排列方式的示意图。
具体实施方式
[0031]本申请公开了一种电机永磁体排列方法，提出正弦磁场脉宽调制SFPWM理论，用于设计电机永磁体阵列，使得电机永磁体阵列在沿运动方向的空间磁场磁感应强度的变化趋近于正弦曲线，电机永磁体阵列中磁钢为一块或多块，减少了同等容量电机磁钢用量。
[0032]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0033]需要说明，本专利技术实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0034]另外，在本专利技术中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0035]在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电机永磁体排列方法，其特征在于，包括：提出正弦磁场脉宽调制SFPWM理论，设计电机永磁体阵列中磁钢的磁钢数量、磁钢尺寸及磁钢排列位置，所述磁钢数量为大于或等于1的奇数；根据所述磁钢排列位置设置对应的磁钢，形成所述电机永磁体阵列，最后形成电机磁极。2.根据权利要求1所述的电机永磁体排列方法，其特征在于，所述提出正弦磁场脉宽调制SFPWM理论，设计电机永磁体阵列中磁钢的磁钢数量、磁钢尺寸及磁钢排列位置，包括：根据正弦磁场脉宽调制SFPWM理论，确定电机永磁体阵列的正弦曲线磁场、正弦曲线需求、脉冲宽度需求及调制模式，所述正弦曲线磁场为半个周期；根据所述正弦曲线需求设置所述电机永磁体阵列中磁钢的磁钢数量，所述磁钢数量为大于或等于1的奇数；根据所述脉冲宽度需求设置对应磁钢的磁钢尺寸；根据所述调制模式设置每个磁钢的磁钢排列位置。3.根据权利要求2所述的电机永磁体排列方法，其特征在于，所述根据所述调制模式设置每个磁钢的磁钢排列位置，包括：根据所述磁钢数量及所述磁钢...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈高华，尚敬，刘海涛，张文龙，许义景，石煜，韩亮，王禹，孔德坤，田奎森，袁文烨，吴强，苏军贵，
申请(专利权)人：株洲中车时代电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：