本发明涉及低转矩脉动、低噪声的内嵌式永磁电机转子优化设计方法，属于电机转子设计。
背景技术：
1、
2、永磁同步电机因其高功率密度、高效率已成为市场新能源汽车电机的主流解决方案。为巩固我国新能源汽车产业先发优势，进一步提高新能源电动汽车电机功率密度、效率、动力输出品质、nvh特性，研究电动汽车转矩脉动、振动噪声关键阶次电磁力抑制方法至关重要。现有的转矩脉动抑制方法通常选用转子斜极方法，但是转子斜极技术易导致电机转矩密度降低，进而降低电机功率密度。现有的振动噪声关键阶次电磁力抑制方法通常才有转子直轴表面修形方法，但是转子直轴表面修形也会导致转矩密度降低，不利于电机功率密度提升。同时，考虑到现有电动汽车驱动电机最高转速可达20000rpm以上，其转子最高机械应力可超过屈服强度，造成高转速工况下转子结构失效风险。因此，研究转子最高机械应力降低方法有助于保障新能源汽车驱动电机安全稳定运行。
技术实现思路
1、本发明所要解决的技术问题是：提供低转矩脉动、低噪声的内嵌式永磁电机转子优化设计方法，能够为新能源汽车内嵌式永磁驱动电机提供一套通用、高效的转矩脉动、振动噪声关键阶次电磁力应力抑制方法，同时也可保障驱动电机高转速工况下运行安全稳定性。
2、本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
3、低转矩脉动、低噪声的内嵌式永磁电机转子优化设计方法，包括如下步骤：
4、步骤1，对电机转子交轴表面待修形平面进行参数化建模，包括待修形平面深度和宽度，并对待修形平面边线的不光滑处做倒圆角处理，使待修形平面边线光滑连接；
5、步骤2，使用电磁有限元分析计算不同深度和宽度组合下，电机在峰值工况及额定工况下的平均转矩、转矩脉动和振动噪声关键阶次电磁力，得到不同深度和宽度组合下的平均转矩、转矩脉动和振动噪声关键阶次电磁力曲线；
6、步骤3，使用机械应力有限元分析计算不同深度和宽度组合下，电机在高速工况下的最大转子机械应力，得到不同深度和宽度组合下的最大转子机械应力曲线；
7、步骤4，在确保平均转矩大于电机设计要求的前提下，根据步骤2得到的转矩脉动和振动噪声关键阶次电磁力曲线，选择最优深度和宽度组合，使得该最优深度和宽度组合兼顾峰值工况及额定工况下的转矩脉动与振动噪声关键阶次电磁力抑制；
8、步骤5，根据步骤3得到的最大转子机械应力曲线，获取步骤4选择的最优深度和宽度组合在高速工况下的最大转子机械应力，判断获取的最大转子机械应力是否大于转子硅钢片屈服强度，若是即当前最优组合存在结构失效风险进入步骤6，否则优化设计完成；
9、步骤6，在转子内部应力集中区域的周围设置卸荷槽，使用电磁有限元分析计算不同卸荷槽位置和尺寸参数组合下的平均转矩、转矩脉动和振动噪声关键阶次电磁力，得到不同卸荷槽位置和尺寸参数组合下的平均转矩、转矩脉动和振动噪声关键阶次电磁力曲线；
10、步骤7，使用机械应力有限元分析计算不同卸荷槽位置和尺寸参数组合下的最大转子机械应力，得到不同卸荷槽位置和尺寸参数组合下的最大转子机械应力曲线；
11、步骤8，在确保平均转矩大于电机设计要求的前提下，根据步骤6得到的转矩脉动和振动噪声关键阶次电磁力曲线，选择最优卸荷槽位置和尺寸参数组合，使得该最优卸荷槽位置和尺寸参数组合兼顾峰值工况及额定工况下的转矩脉动与振动噪声关键阶次电磁力抑制；
12、步骤9，根据步骤7得到的最大转子机械应力曲线，获取步骤8选择的最优卸荷槽位置和尺寸参数组合在高速工况下的最大转子机械应力，判断获取的最大转子机械应力是否大于转子硅钢片屈服强度，若是则进入步骤10，否则优化设计完成；
13、步骤10，增加设置的卸荷槽数量并返回步骤6，直至结构失效风险消除。
14、作为本发明方法的一种优选方案，步骤1所述待修形平面的形状包括但不限于三角形、方形以及椭圆形。
15、作为本发明方法的一种优选方案，所述步骤4中，根据峰值工况下的转矩脉动曲线，找到第一最小转矩脉动，以第一最小转矩脉动为中心，设置第一转矩脉动范围；同理设置峰值工况下的第一振动噪声关键阶次电磁力范围；根据额定工况下的转矩脉动曲线，找到第二最小转矩脉动，以第二最小转矩脉动为中心，设置第二转矩脉动范围；同理设置额定工况下的第二振动噪声关键阶次电磁力范围；
16、选择最优深度和宽度组合，使得该最优深度和宽度组合在确保峰值工况及额定工况平均转矩均大于电机设计要求的前提下，该最优深度和宽度组合在峰值工况下的转矩脉动属于第一转矩脉动范围内，同时在峰值工况下的振动噪声关键阶次电磁力属于第一振动噪声关键阶次电磁力范围内，同时在额定工况下的转矩脉动属于第二转矩脉动范围内，同时在额定工况下的振动噪声关键阶次电磁力属于第二振动噪声关键阶次电磁力范围内。
17、作为本发明方法的一种优选方案，所述卸荷槽与永磁体磁障在应力传播方向组成广义磁障，卸荷槽的形状包括但不限于三角形、方形以及椭圆形，对卸荷槽的顶点做倒圆角处理。
18、作为本发明方法的一种优选方案，所述步骤8中，选择最优卸荷槽位置和尺寸参数组合的方法与步骤4中选择最优深度和宽度组合的方法相同。
19、作为本发明方法的一种优选方案，所述内嵌式永磁电机包括但不限于v型嵌入式永磁电机、delta型嵌入式永磁电机以及双层v型嵌入式永磁电机。
20、一种内嵌式永磁电机转子，所述转子采用所述的低转矩脉动、低噪声的内嵌式永磁电机转子优化设计方法设计得到。
21、一种内嵌式永磁电机，采用所述的内嵌式永磁电机转子。
22、本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
23、1、本发明优化设计方法可以高效的优化电机转矩脉动、振动噪声关键阶次电磁力，同时保证电机高速运行工况下的稳定安全性。
24、2、本发明优化设计方法使用本发明优化设计方法得到的新能源汽车驱动电机，其转矩输出品质高、振动噪声关键阶次电磁力幅值小、转子高速工况机械应力小，可快速实现新能源汽车驱动电机产品性能优化。
25、3、本发明优化设计方法具有直观、易于实现的特点。
1.低转矩脉动、低噪声的内嵌式永磁电机转子优化设计方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的低转矩脉动、低噪声的内嵌式永磁电机转子优化设计方法，其特征在于，步骤1所述待修形平面的形状包括但不限于三角形、方形以及椭圆形。
3.根据权利要求1所述的低转矩脉动、低噪声的内嵌式永磁电机转子优化设计方法，其特征在于，所述步骤4中，根据峰值工况下的转矩脉动曲线，找到第一最小转矩脉动，以第一最小转矩脉动为中心，设置第一转矩脉动范围；同理设置峰值工况下的第一振动噪声关键阶次电磁力范围；根据额定工况下的转矩脉动曲线，找到第二最小转矩脉动，以第二最小转矩脉动为中心，设置第二转矩脉动范围；同理设置额定工况下的第二振动噪声关键阶次电磁力范围；
4.根据权利要求1所述的低转矩脉动、低噪声的内嵌式永磁电机转子优化设计方法，其特征在于，所述卸荷槽与永磁体磁障在应力传播方向组成广义磁障，卸荷槽的形状包括但不限于三角形、方形以及椭圆形，对卸荷槽的顶点做倒圆角处理。
5.根据权利要求1所述的低转矩脉动、低噪声的内嵌式永磁电机转子优化设计方法，其特征在于，所述步骤8中，选择最优卸荷槽位置和尺寸参数组合的方法与步骤4中选择最优深度和宽度组合的方法相同。
6.根据权利要求1所述的低转矩脉动、低噪声的内嵌式永磁电机转子优化设计方法，其特征在于，所述内嵌式永磁电机包括但不限于v型嵌入式永磁电机、delta型嵌入式永磁电机以及双层v型嵌入式永磁电机。
7.一种内嵌式永磁电机转子，其特征在于，所述转子采用如权利要求1-5任一项所述的低转矩脉动、低噪声的内嵌式永磁电机转子优化设计方法设计得到。
8.一种内嵌式永磁电机，其特征在于，采用如权利要求7所述的内嵌式永磁电机转子。
