本发明涉及一种永磁电机铁芯电工钢材料优化匹配方法及系统,涉及电机技术领域,包括根据永磁电机的应用场合,确定设计指标和永磁电机模型,并根据永磁电机模型确定电机性能;判断永磁电机的电机性能是否符合设计指标,若是确定第一集合、第二集合以及第三集合的交集;该交集的元素为永磁电机的电机性能满足第一指标、第二指标以及第三指标时对应的硅钢材料。本发明综合考虑了电机的电磁场、温度场、应力场性能,可以在多种电工钢材料中选出与该种转子结构匹配度最高的电工钢材料。
基本信息
申请号:CN202110973545.0
申请日期:20210824
公开号:CN202110973545.0
公开日期:20211207
申请人:首钢智新迁安电磁材料有限公司;北京理工大学
申请人地址:064400 河北省唐山市迁安市西部工业区兆安街025号
发明人:李广林;赵静;官晓庆;陈振;胡志远;张保磊;王斌;赵凯
当前权利人:首钢智新迁安电磁材料有限公司;北京理工大学
代理机构:北京华沛德权律师事务所 11302
代理人:修雪静
主权利要求
1.一种永磁电机铁芯电工钢材料优化匹配方法,其特征在于,包括:根据永磁电机的应用场合,确定所述永磁电机的设计指标;所述设计指标包括电磁性能指标、温升性能指标以及应力性能指标;根据所述永磁电机的应用场合,确定所述永磁电机的集体参数和定制尺寸,并对所述集体参数进行优化;根据优化后的集体参数和所述定制尺寸建立永磁电机模型,并根据所述永磁电机模型确定电机性能;所述电机性能包括电磁性能、温升性能和应力性能;所述根据优化后的集体参数和所述定制尺寸建立永磁电机模型,并根据所述永磁电机模型确定电机性能,具体包括:根据优化后的集体参数和所述定制尺寸,利用解析法对永磁电机建立永磁电机数学模型或利用有限元软件对永磁电机建立永磁电机有限元模型;当所述永磁电机模型为所述永磁电机数学模型时,对所述永磁电机数学模型进行计算处理以确定电机性能;当所述永磁电机模型为所述永磁电机有限元模型时,对所述永磁电机有限元模型进行仿真验证以确定电机性能;判断所述永磁电机的电机性能是否符合所述永磁电机的设计指标;若否,则对优化后的集体参数进行再次优化,然后返回根据优化后的集体参数和所述定制尺寸建立永磁电机模型,并根据所述永磁电机模型确定电机性能步骤;若是,则确定第一集合、第二集合以及第三集合的交集;其中,所述第一集合、所述第二集合以及所述第三集合的元素均为永磁电机的定转子铁芯的硅钢材料;所述交集中的元素为永磁电机的定转子铁芯适配度最高的硅钢材料;所述第一集合的确定过程为:确定所述永磁电机的定转子铁芯为不同硅钢材料时电磁性能的值;将所述永磁电机的电磁性能满足第一指标时对应的硅钢材料加入第一集合;所述第二集合的确定过程为:确定所述永磁电机的定转子铁芯为不同硅钢材料时温升性能的值;将所述永磁电机的温升性能满足第二指标时对应的硅钢材料加入第二集合;所述第三集合的确定过程为:确定所述永磁电机的定转子铁芯为不同硅钢材料时应力性能的值;将所述永磁电机的应力性能满足第三指标时对应的硅钢材料加入第三集合。
权利要求
1.一种永磁电机铁芯电工钢材料优化匹配方法,其特征在于,包括:根据
永磁电机的应用场合,确定所述永磁电机的设计指标;所述设计指标包括电磁性能指标、温升性能指标以及应力性能指标;
根据所述永磁电机的应用场合,确定所述永磁电机的集体参数和定制尺寸,并对所述集体参数进行优化;
根据优化后的集体参数和所述定制尺寸建立永磁电机模型,并根据所述永磁电机模型确定电机性能;所述电机性能包括电磁性能、温升性能和应力性能;所述根据优化后的集体参数和所述定制尺寸建立永磁电机模型,并根据所述永磁电机模型确定电机性能,具体包括:
根据优化后的集体参数和所述定制尺寸,利用解析法对永磁电机建立永磁电机数学模型或利用有限元软件对永磁电机建立永磁电机有限元模型;
当所述永磁电机模型为所述永磁电机数学模型时,对所述永磁电机数学模型进行计算处理以确定电机性能;
当所述永磁电机模型为所述永磁电机有限元模型时,对所述永磁电机有限元模型进行仿真验证以确定电机性能;
判断所述永磁电机的电机性能是否符合所述永磁电机的设计指标;若否,则对优化后的集体参数进行再次优化,然后返回根据优化后的集体参数和所述定制尺寸建立永磁电机模型,并根据所述永磁电机模型确定电机性能步骤;若是,则确定第一集合、第二集合以及第三集合的交集;
其中,所述第一集合、所述第二集合以及所述第三集合的元素均为永磁电机的定转子铁芯的硅钢材料;所述交集中的元素为永磁电机的定转子铁芯适配度最高的硅钢材料;
所述第一集合的确定过程为:确定所述永磁电机的定转子铁芯为不同硅钢材料时电磁性能的值;将所述永磁电机的电磁性能满足第一指标时对应的硅钢材料加入第一集合;
所述第二集合的确定过程为:确定所述永磁电机的定转子铁芯为不同硅钢材料时温升性能的值;将所述永磁电机的温升性能满足第二指标时对应的硅钢材料加入第二集合;
所述第三集合的确定过程为:确定所述永磁电机的定转子铁芯为不同硅钢材料时应力性能的值;将所述永磁电机的应力性能满足第三指标时对应的硅钢材料加入第三集合。
2.根据权利要求1所述的一种永磁电机铁芯电工钢材料优化匹配方法,其特征在于,所述电磁性能指标包括输出转矩指标和工作效率指标;所述温升性能指标包括绕组温升指标和永磁体温升指标。
3.根据权利要求1所述的一种永磁电机铁芯电工钢材料优化匹配方法,其特征在于,所述定制尺寸包括定子内径、长径比和转子结构类型;所述集体参数包括永磁体的磁化方向长度和永磁体宽度。
4.根据权利要求1所述的一种永磁电机铁芯电工钢材料优化匹配方法,其特征在于,所述对所述集体参数进行优化,具体包括:
采用单步优化算法对所述集体参数进行优化。
5.根据权利要求1所述的一种永磁电机铁芯电工钢材料优化匹配方法,其特征在于,所述判断所述永磁电机的电机性能是否符合所述永磁电机的设计指标;若否,则对优化后的集体参数进行再次优化,然后返回根据优化后的集体参数和所述定制尺寸建立永磁电机模型,并根据所述永磁电机模型确定电机性能步骤;若是,则确定第一集合、第二集合以及第三集合的交集,具体包括判断所述永磁电机的电磁性能是否高于所述电磁性能指标,得到第一判断结果;
若所述第一判断结果表示所述永磁电机的电磁性能高于所述电磁性能指标,则判断所述永磁电机的温升性能是否高于所述温升性能指标,得到第二判断结果;
若所述第一判断结果表示所述永磁电机的电磁性能未高于所述电磁性能指标,则对优化后的集体参数进行再次优化,然后返回根据优化后的集体参数和所述定制尺寸建立永磁电机模型,并根据所述永磁电机模型确定电机性能步骤;
若所述第二判断结果表示所述永磁电机的温升性能高于所述温升性能指标,则判断所述永磁电机的应力性能是否高于所述应力性能指标,得到第三判断结果;
若所述第二判断结果表示所述永磁电机的温升性能未高于所述温升性能指标,则对优化后的集体参数进行再次优化,然后返回根据优化后的集体参数和所述定制尺寸建立永磁电机模型,并根据所述永磁电机模型确定电机性能步骤;
若所述第三判断结果表示所述永磁电机的应力性能高于所述应力性能指标,则确定第一集合、第二集合以及第三集合的交集;
若所述第三判断结果表示所述永磁电机的应力性能未高于所述应力性能指标,则对优化后的集体参数进行再次优化,然后返回根据优化后的集体参数和所述定制尺寸建立永磁电机模型,并根据所述永磁电机模型确定电机性能步骤。
6.一种永磁电机铁芯电工钢材料优化匹配系统,其特征在于,包括:设计
指标确定模块,用于根据永磁电机的应用场合,确定所述永磁电机的设计指标;所述设计指标包括电磁性能指标、温升性能指标以及应力性能指标;集体
参数和定制尺寸确定模块,用于根据所述永磁电机的应用场合,确定所述永磁电机的集体参数和定制尺寸,并对所述集体参数进行优化;
电机性能确定模块,用于根据优化后的集体参数和所述定制尺寸建立永磁电机模型,并根据所述永磁电机模型确定电机性能;所述电机性能包括电磁性能、温升性能和应力性能;所述根据优化后的集体参数和所述定制尺寸建立永磁电机模型,并根据所述永磁电机模型确定电机性能,具体包括:
根据优化后的集体参数和所述定制尺寸,利用解析法对永磁电机建立永磁电机数学模型或利用有限元软件对永磁电机建立永磁电机有限元模型;
当所述永磁电机模型为所述永磁电机数学模型时,对所述永磁电机数学模型进行计算处理以确定电机性能;
当所述永磁电机模型为所述永磁电机有限元模型时,对所述永磁电机有限元模型进行仿真验证以确定电机性能;
判断模块,用于判断所述永磁电机的电机性能是否符合所述永磁电机的设计指标;
返回模块,用于当所述永磁电机的电机性能不符合所述永磁电机的设计指标时,对优化后的集体参数进行再次优化,然后返回电机性能确定模块;
交集确定模块,用于当所述永磁电机的电机性能符合所述永磁电机的设计指标时,确定第一集合、第二集合以及第三集合的交集;
其中,所述第一集合、所述第二集合以及所述第三集合的元素均为永磁电机的定转子铁芯的硅钢材料;所述交集中的元素为永磁电机的定转子铁芯适配度最高的硅钢材料;
所述第一集合的确定过程为:确定所述永磁电机的定转子铁芯为不同硅钢材料时电磁性能的值;将所述永磁电机的电磁性能满足第一指标时对应的硅钢材料加入第一集合;
所述第二集合的确定过程为:确定所述永磁电机的定转子铁芯为不同硅钢材料时温升性能的值;将所述永磁电机的温升性能满足第二指标时对应的硅钢材料加入第二集合;
所述第三集合的确定过程为:确定所述永磁电机的定转子铁芯为不同硅钢材料时应力性能的值;将所述永磁电机的应力性能满足第三指标时对应的硅钢材料加入第三集合。
7.根据权利要求6所述的一种永磁电机铁芯电工钢材料优化匹配系统,其特征在于,所述电磁性能指标包括输出转矩指标和工作效率指标;所述温升性能指标包括绕组温升指标和永磁体温升指标;所述定制尺寸包括定子内径、长径比和转子结构类型;所述集体参数包括永磁体的磁化方向长度和永磁体宽度。
说明书
一种永磁电机铁芯电工钢材料优化匹配方法及系统
技术领域
本发明涉及电机技术领域,特别是涉及一种永磁电机铁芯电工钢材料优化匹配方法及系统。
背景技术
新能源汽车的快速发展及巨大的市场占有量给驱动电机带来了巨大的发展机遇,目前永磁同步电机占据了新能源车辆电机市场份额的90%以上。为了提高电机的功率密度,电机的转速不断地提高,而转速的提高会带来一系列问题,不同转子结构在离心力与自身应力作用下会产生不同程度的形变,影响电机的机械安全性。由于新能源汽车驱动电机转速很高,因此,低铁损,高频、高强度的电工钢是制造新能源汽车驱动电机的必不可少的、关键的原材料,直接决定着新能源汽车驱动电机的运行稳定性和运行效率。
内置式转子结构分为如下三种:切向式(一字型)、径向式(辐条型)、混合式(V型、V一型、W型、U型等)。径向式转子结构电机的漏磁严重,平均转矩、功率密度、功率因数和效率较小,难以满足电动汽车用驱动电机在低速运行区的需求;切向式转子结构电机的恒功率运行范围较小,难以满足电动汽车驱动用电机在高速运行区域的调速需求;混合型转子结构电机较好的兼顾了电机在低速区和高速区性能,但是因为混合型转子结构电机一般极靴较大,转子在高速运行时离心力较高,对电机机械结构的安全性提出了较高要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种永磁电机铁芯电工钢材料优化匹配方法及系统,综合考虑了电机的电磁场、温度场、应力场性能,可以在多种电工钢材料中选出与该种转子结构匹配度最高的电工钢材料。
为实现上述目的,本发明提供了如下方案:
一种永磁电机铁芯电工钢材料优化匹配方法,包括:
根据永磁电机的应用场合,确定所述永磁电机的设计指标;所述设计指标包括电磁性能指标、温升性能指标以及应力性能指标;
根据所述永磁电机的应用场合,确定所述永磁电机的集体参数和定制尺寸,并对所述集体参数进行优化;
根据优化后的集体参数和所述定制尺寸建立永磁电机模型,并根据所述永磁电机模型确定电机性能;所述电机性能包括电磁性能、温升性能和应力性能;
判断所述永磁电机的电机性能是否符合所述永磁电机的设计指标;若否,则对优化后的集体参数进行再次优化,然后返回根据优化后的集体参数和所述定制尺寸建立永磁电机模型,并根据所述永磁电机模型确定电机性能步骤;若是,则确定第一集合、第二集合以及第三集合的交集;
其中,所述第一集合、所述第二集合以及所述第三集合的元素均为永磁电机的定转子铁芯的硅钢材料;所述交集中的元素为永磁电机的定转子铁芯适配度最高的硅钢材料;
所述第一集合的确定过程为:确定所述永磁电机的定转子铁芯为不同硅钢材料时电磁性能的值;将所述永磁电机的电磁性能满足第一指标时对应的硅钢材料加入第一集合;
所述第二集合的确定过程为:确定所述永磁电机的定转子铁芯为不同硅钢材料时温升性能的值;将所述永磁电机的温升性能满足第二指标时对应的硅钢材料加入第二集合;
所述第三集合的确定过程为:确定所述永磁电机的定转子铁芯为不同硅钢材料时应力性能的值;将所述永磁电机的应力性能满足第三指标时对应的硅钢材料加入第三集合。
可选的,所述电磁性能指标包括输出转矩指标和工作效率指标;所述温升性能指标包括绕组温升指标和永磁体温升指标。
可选的,所述定制尺寸包括定子内径、长径比和转子结构类型;所述集体参数包括永磁体的磁化方向长度和永磁体宽度。
可选的,所述对所述集体参数进行优化,具体包括:
采用单步优化算法对所述集体参数进行优化。
可选的,所述根据优化后的集体参数和所述定制尺寸建立永磁电机模型,并根据所述永磁电机模型确定电机性能,具体包括:
根据优化后的集体参数和所述定制尺寸,利用解析法对永磁电机建立永磁电机数学模型或利用有限元软件对永磁电机建立永磁电机有限元模型;
当所述永磁电机模型为所述永磁电机数学模型时,对所述永磁电机数学模型进行计算处理以确定电机性能;
当所述永磁电机模型为所述永磁电机有限元模型时,对所述永磁电机有限元模型进行仿真验证以确定电机性能。
可选的,所述判断所述永磁电机的电机性能是否符合所述永磁电机的设计指标;若否,则对优化后的集体参数进行再次优化,然后返回根据优化后的集体参数和所述定制尺寸建立永磁电机模型,并根据所述永磁电机模型确定电机性能步骤;若是,则确定第一集合、第二集合以及第三集合的交集,具体包括
判断所述永磁电机的电磁性能是否高于所述电磁性能指标,得到第一判断结果;
若所述第一判断结果表示所述永磁电机的电磁性能高于所述电磁性能指标,则判断所述永磁电机的温升性能是否高于所述温升性能指标,得到第二判断结果;
若所述第一判断结果表示所述永磁电机的电磁性能未高于所述电磁性能指标,则对优化后的集体参数进行再次优化,然后返回根据优化后的集体参数和所述定制尺寸建立永磁电机模型,并根据所述永磁电机模型确定电机性能步骤;
若所述第二判断结果表示所述永磁电机的温升性能高于所述温升性能指标,则判断所述永磁电机的应力性能是否高于所述应力性能指标,得到第三判断结果;
若所述第二判断结果表示所述永磁电机的温升性能未高于所述温升性能指标,则对优化后的集体参数进行再次优化,然后返回根据优化后的集体参数和所述定制尺寸建立永磁电机模型,并根据所述永磁电机模型确定电机性能步骤;
若所述第三判断结果表示所述永磁电机的应力性能高于所述应力性能指标,则确定第一集合、第二集合以及第三集合的交集;
若所述第三判断结果表示所述永磁电机的应力性能未高于所述应力性能指标,则对优化后的集体参数进行再次优化,然后返回根据优化后的集体参数和所述定制尺寸建立永磁电机模型,并根据所述永磁电机模型确定电机性能步骤。
一种永磁电机铁芯电工钢材料优化匹配系统,包括:
设计指标确定模块,用于根据永磁电机的应用场合,确定所述永磁电机的设计指标;所述设计指标包括电磁性能指标、温升性能指标以及应力性能指标;
集体参数和定制尺寸确定模块,用于根据所述永磁电机的应用场合,确定所述永磁电机的集体参数和定制尺寸,并对所述集体参数进行优化;
电机性能确定模块,用于根据优化后的集体参数和所述定制尺寸建立永磁电机模型,并根据所述永磁电机模型确定电机性能;所述电机性能包括电磁性能、温升性能和应力性能;
判断模块,用于判断所述永磁电机的电机性能是否符合所述永磁电机的设计指标;
返回模块,用于当所述永磁电机的电机性能不符合所述永磁电机的设计指标时,对优化后的集体参数进行再次优化,然后返回电机性能确定模块;
交集确定模块,用于当所述永磁电机的电机性能符合所述永磁电机的设计指标时,确定第一集合、第二集合以及第三集合的交集;
其中,所述第一集合、所述第二集合以及所述第三集合的元素均为永磁电机的定转子铁芯的硅钢材料;所述交集中的元素为永磁电机的定转子铁芯适配度最高的硅钢材料;
所述第一集合的确定过程为:确定所述永磁电机的定转子铁芯为不同硅钢材料时电磁性能的值;将所述永磁电机的电磁性能满足第一指标时对应的硅钢材料加入第一集合;
所述第二集合的确定过程为:确定所述永磁电机的定转子铁芯为不同硅钢材料时温升性能的值;将所述永磁电机的温升性能满足第二指标时对应的硅钢材料加入第二集合;
所述第三集合的确定过程为:确定所述永磁电机的定转子铁芯为不同硅钢材料时应力性能的值;将所述永磁电机的应力性能满足第三指标时对应的硅钢材料加入第三集合。
可选的,所述电磁性能指标包括输出转矩指标和工作效率指标;所述温升性能指标包括绕组温升指标和永磁体温升指标;所述定制尺寸包括定子内径、长径比和转子结构类型;所述集体参数包括永磁体的磁化方向长度和永磁体宽度。
根据本发明提供的具体实施例,本发明公开了以下技术效果:
本发明综合考虑了电机的电磁场、温度场、应力场性能,可以在多种电工钢材料中选出与该种转子结构匹配度最高的电工钢材料。经过此种方法匹配之后的永磁电机,可以提升或电磁或温升或应力性能,且此种方法适用于多种拓扑结构的永磁电机,具有原理简单、可操作性高等优势。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例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发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种永磁电机铁芯电工钢材料优化匹配方法的流程示意图;
图2为本发明一种永磁电机铁芯电工钢材料优化匹配方法的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明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发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种永磁电机铁芯电工钢材料优化匹配方法及系统,综合考虑了电机的电磁场、温度场、应力场性能,可以在多种电工钢材料中选出与该种转子结构匹配度最高的电工钢材料。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
在现有的永磁电机研究中,大多都是根据现有材料和主观经验选定一种硅钢材料,而没有系统的分析到底哪一种硅钢材料适合哪一种转子结构的永磁电机,这就容易造成永磁电机的性能不能发挥最大,而硅钢材料因为没有精准的电机使用反馈,也不能更好的改进。因此,应该将永磁电机和硅钢材料的研究关联在一起,同时也有助于两者的发展。
实施例一
如图1所示,本实施例提供了一种永磁电机铁芯电工钢材料优化匹配方法,包括如下步骤。
步骤101:根据永磁电机的应用场合,确定所述永磁电机的设计指标;所述设计指标包括电磁性能指标、温升性能指标以及应力性能指标。
所述电磁性能指标包括输出转矩指标和工作效率指标;所述温升性能指标包括绕组温升指标和永磁体温升指标。
步骤102:根据所述永磁电机的应用场合,确定所述永磁电机的集体参数和定制尺寸,并对所述集体参数进行优化。
依据现有的公式和经验,可以得到永磁电机的主要尺寸,例如定子内外径、叠高等;依据需求功能确定转子结构类型,例如切向式、径向式、混合式等。
根据上述公式可得,定子内径Di和长径比λ即为永磁电机中的主要尺寸。T
emmax为最大电磁转矩,B
δ为气隙磁密基波幅值,A为定子电负荷有效值;l
ef为永磁电机的电枢计算长度;τ
1为永磁电机的极距。
在得到永磁电机的主要尺寸之后,永磁电机的框架也可以得到,但是还需要计算永磁电机的集体参数,例如定子槽口宽度、永磁体的长宽高等,最后可选择性的利用单步优化算法或其他优化算法来优化一些敏感度较高的集体参数以达到更好的性能。
b
M=α
pτ
2
上式中h
M和b
M分别为永磁体的磁化方向长度和永磁体宽度。μ
r为永磁体材料的相对回复磁导率;δ
i为永磁电机的计算气隙长度;B
r为永磁体材料的剩余磁感强度;B
δ为永磁电机的气隙磁密;α
p为极弧系数;τ
2为永磁电机的转子极距。
步骤103:根据优化后的集体参数和所述定制尺寸建立永磁电机模型,并根据所述永磁电机模型确定电机性能;所述电机性能包括电磁性能、温升性能和应力性能。
根据优化后的集体参数和所述定制尺寸,利用解析法对永磁电机建立永磁电机数学模型或利用有限元软件对永磁电机建立永磁电机有限元模型;当所述永磁电机模型为所述永磁电机数学模型时,对所述永磁电机数学模型进行计算处理以确定电机性能;当所述永磁电机模型为所述永磁电机有限元模型时,对所述永磁电机有限元模型进行仿真验证以确定电机性能。
步骤104:判断所述永磁电机的电机性能是否符合所述永磁电机的设计指标;若否,则执行步骤105;若是,则执行步骤106。
首先判断电机的输出转矩、工作效率是否高于要求指标,其次判断电机的绕组温升、永磁体温升是否低于电机的温升限度,最后判断高速情况下定转子所受最大应力是否超出材料的极限。若判断结果不符合设计指标,则在现有基础上,返回步骤105,继续优化计算结果;若判断结果符合设计指标,则继续往下执行步骤106。
具体为:判断所述永磁电机的电磁性能是否高于所述电磁性能指标,得到第一判断结果;若所述第一判断结果表示所述永磁电机的电磁性能高于所述电磁性能指标,则判断所述永磁电机的温升性能是否高于所述温升性能指标,得到第二判断结果;若所述第一判断结果表示所述永磁电机的电磁性能未高于所述电磁性能指标,则执行步骤105。
若所述第二判断结果表示所述永磁电机的温升性能高于所述温升性能指标,则判断所述永磁电机的应力性能是否高于所述应力性能指标,得到第三判断结果;若所述第二判断结果表示所述永磁电机的温升性能未高于所述温升性能指标,则执行步骤105。
若所述第三判断结果表示所述永磁电机的应力性能高于所述应力性能指标,则执行步骤106;若所述第三判断结果表示所述永磁电机的应力性能未高于所述应力性能指标,则执行步骤105。
步骤105:对所述优化后的集体参数进行再次优化,然后返回步骤103。
步骤106:确定第一集合、第二集合以及第三集合的交集。所述第一集合、所述第二集合以及所述第三集合的元素均为永磁电机的定转子铁芯的硅钢材料;所述交集中的元素为永磁电机的定转子铁芯适配度最高的硅钢材料。
第一集合的确定过程为:对于永磁电机的定转子铁芯,变换不同的硅钢材料,计算或通过仿真来验证永磁电机的输出转矩和工作效率在不同硅钢材料下的值;然后选择满足使得永磁电机的输出转矩高(前50%)且波动低(前50%)、工作效率高(前50%)的硅钢材料,作为第一集合。
第二集合的确定过程为:对于永磁电机的定转子铁芯,变换不同的硅钢材料,计算或通过仿真来验证永磁电机的整体温升在不同硅钢材料下的值,例如绕组和永磁体温升、出入水口温差等;然后选择满足使得永磁电机的温升较低(前50%)的硅钢材料,作为第二集合。
第三集合的确定过程为:对于永磁电机的定转子铁芯,变换不同的硅钢材料,计算或通过仿真来验证永磁电机的应力在不同硅钢材料下的值,例如最大受力值;然后选择满足使得永磁电机的定转子应力小(前50%)且自身屈服强度和抗拉强度较大(前50%)的硅钢材料,作为第三集合。
所述永磁电机温升的高低可以根据电工钢材料的损耗标值预判。
实施例二
如图2所示,本实施例提供一种永磁电机铁芯电工钢材料优化匹配系统,包括:
设计指标确定模块201,用于根据永磁电机的应用场合,确定所述永磁电机的设计指标;所述设计指标包括电磁性能指标、温升性能指标以及应力性能指标。
集体参数和定制尺寸确定模块202,用于根据所述永磁电机的应用场合,确定所述永磁电机的集体参数和定制尺寸,并对所述集体参数进行优化。
电机性能确定模块203,用于根据优化后的集体参数和所述定制尺寸建立永磁电机模型,并根据所述永磁电机模型确定电机性能;所述电机性能包括电磁性能、温升性能和应力性能。
判断模块204,用于判断所述永磁电机的电机性能是否符合所述永磁电机的设计指标。
返回模块205,用于当所述永磁电机的电机性能不符合所述永磁电机的设计指标时,对优化后的集体参数进行再次优化,然后返回电机性能确定模块。
交集确定模块206,用于当所述永磁电机的电机性能符合所述永磁电机的设计指标时,确定第一集合、第二集合以及第三集合的交集。
其中,所述第一集合、所述第二集合以及所述第三集合的元素均为永磁电机的定转子铁芯的硅钢材料;所述交集中的元素为永磁电机的定转子铁芯适配度最高的硅钢材料。
所述第一集合的确定过程为:确定所述永磁电机的定转子铁芯为不同硅钢材料时电磁性能的值;将所述永磁电机的电磁性能满足第一指标时对应的硅钢材料加入第一集合。
所述第二集合的确定过程为:确定所述永磁电机的定转子铁芯为不同硅钢材料时温升性能的值;将所述永磁电机的温升性能满足第二指标时对应的硅钢材料加入第二集合。
所述第三集合的确定过程为:确定所述永磁电机的定转子铁芯为不同硅钢材料时应力性能的值;将所述永磁电机的应力性能满足第三指标时对应的硅钢材料加入第三集合。
其中,所述电磁性能指标包括输出转矩指标和工作效率指标;所述温升性能指标包括绕组温升指标和永磁体温升指标;所述定制尺寸包括定子内径、长径比和转子结构类型;所述集体参数包括永磁体的磁化方向长度和永磁体宽度。
采用本发明的电工钢材料选型方法,将某电机原来的铁芯材料硅钢片15SW1200替代为硅钢片27SWH1400,输出转矩提升了8.46%,机械强度安全性提升12.3%。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言,由于其与实施例公开的方法相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。