一種eps用無刷電機(jī)快速設(shè)計(jì)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種EPS用無刷電機(jī)快速設(shè)計(jì)方法，根據(jù)EPS系統(tǒng)對(duì)無刷電機(jī)的具體要求，確定部分結(jié)構(gòu)參數(shù)，并根據(jù)剩余的結(jié)構(gòu)參數(shù)和目標(biāo)參數(shù)的線性關(guān)系式，利用這些線性關(guān)系式推算出無刷電機(jī)剩余的結(jié)構(gòu)參數(shù)。本發(fā)明提供了一種EPS用無刷電機(jī)快速設(shè)計(jì)方法，根據(jù)EPS系統(tǒng)對(duì)無刷電機(jī)的具體要求，找出無刷電機(jī)剩余的結(jié)構(gòu)參數(shù)和目標(biāo)參數(shù)的內(nèi)在聯(lián)系，即線性關(guān)系式，利用這些線性關(guān)系式推算出無刷電機(jī)剩余的結(jié)構(gòu)參數(shù)，通過樣機(jī)試制對(duì)EPS用無刷電機(jī)有效導(dǎo)體數(shù)進(jìn)行修正，從而快速完成EPS無刷電機(jī)的設(shè)計(jì)。
【專利說明】
-種EPS用無刷電機(jī)快速設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種EI^用無刷電機(jī)快速設(shè)計(jì)方法，屬于電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] EPS無刷電機(jī)是和新車研發(fā)同步進(jìn)行的，由于EPS系統(tǒng)所處工作環(huán)境的特殊性，EPS 無刷電機(jī)在裝入EPS系統(tǒng)之前要進(jìn)行幾個(gè)月的沖擊震動(dòng)老化粉塵等型式實(shí)驗(yàn)。所W留給EPS 無刷電機(jī)研發(fā)的時(shí)間是非常有限的，傳統(tǒng)的EPS無刷電機(jī)研發(fā)首先要具有專家?guī)旒创罅康?經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，耗用相當(dāng)?shù)臅r(shí)間進(jìn)行電機(jī)磁場(chǎng)的計(jì)算，并需要反算修改試驗(yàn)樣機(jī)，有條件的企業(yè) 可W采用昂貴的有限元軟件和高性能的計(jì)算機(jī)進(jìn)行幾十小時(shí)甚至幾百小時(shí)的電磁場(chǎng)仿真 計(jì)算。現(xiàn)在汽車更新?lián)Q代越來越快，留給無刷電機(jī)開發(fā)的時(shí)間越來越短，運(yùn)種矛盾越來越突 出。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 目的：為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種EPS用無刷電機(jī)快速設(shè)計(jì)方法，根據(jù) EPS系統(tǒng)對(duì)無刷電機(jī)的具體要求，找出無刷電機(jī)剩余的結(jié)構(gòu)參數(shù)和目標(biāo)參數(shù)的內(nèi)在聯(lián)系，即 線性的數(shù)字關(guān)系式，利用運(yùn)些線性關(guān)系式推算出無刷電機(jī)剩余的結(jié)構(gòu)參數(shù)，通過樣機(jī)試制 對(duì)EI^用無刷電機(jī)有效導(dǎo)體數(shù)進(jìn)行修正，從而快速完成EI^無刷電機(jī)的設(shè)計(jì)。
[0004] 技術(shù)方案:為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：
[000引一種EPS用無刷電機(jī)快速設(shè)計(jì)方法，根據(jù)EPS系統(tǒng)對(duì)無刷電機(jī)的具體要求，確定部 分結(jié)構(gòu)參數(shù)，并根據(jù)剩余的結(jié)構(gòu)參數(shù)和目標(biāo)參數(shù)的線性關(guān)系式，利用運(yùn)些線性關(guān)系式推算 出無刷電機(jī)剩余結(jié)構(gòu)參數(shù)，具體步驟如下：
[0006] 1 a)定子槽形的確定：氣隙直徑Di、齒寬bt、槽寬St、輛寬h j與已確定的參數(shù)有W下 關(guān)系
串中，Bz是電機(jī)齒磁通密度， Bj是電機(jī)輛磁通密度，是極弧系數(shù)，山是磁鋼剩磁、Kw是繞組伸長系數(shù)、P是電阻率、j是電 流密度、T/ D是電磁堵轉(zhuǎn)力矩，均為目標(biāo)參數(shù)和經(jīng)驗(yàn)參數(shù)；
[0007] 化)電機(jī)長度L的確定:電機(jī)長度L與已確定的目標(biāo)參數(shù)有W下關(guān)系：
[000引
，其中，T是電機(jī)輸出的額定轉(zhuǎn)矩，Z是確定的槽數(shù)，As是電機(jī)槽的 面積，η是電機(jī)的效率，KsF是槽利用率，Kfe是疊裝系數(shù)，均為目標(biāo)參數(shù)和經(jīng)驗(yàn)參數(shù)；
[0009] 1C)電機(jī)主磁通Φ的確定：電機(jī)主磁通Φ與已確定的目標(biāo)參數(shù)有W下關(guān)系Φ = ZBzbtLKFEXl〇-4;
[0010] Id)電機(jī)有效導(dǎo)體數(shù)N的確定：電機(jī)有效導(dǎo)體數(shù)N與已確定的目標(biāo)參數(shù)有W下關(guān)系：
.其中，1〇是電機(jī)的至載電流，In是電機(jī)的額定電流，Tn是電 機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩，Κτ是轉(zhuǎn)矩常數(shù)，均為目標(biāo)參數(shù)；
[0011] le)電機(jī)齒應(yīng)數(shù)W的確定：電機(jī)齒應(yīng)數(shù)W與已確定的目標(biāo)參數(shù)有W下關(guān)系： ， 其中，a是繞組并聯(lián)支路數(shù)，la是電機(jī)繞組層數(shù)，均為經(jīng)驗(yàn)參數(shù)；
[0012] If)電機(jī)并聯(lián)導(dǎo)體數(shù)Wi的確定:山是漆包線的線徑根據(jù)經(jīng)驗(yàn)參數(shù)選取，電機(jī)并聯(lián)導(dǎo) 體數(shù)已確定的目標(biāo)參數(shù)有W下關(guān)系
[0013] 優(yōu)選地，所述電機(jī)有效導(dǎo)體數(shù)N采用樣機(jī)試制進(jìn)行快速修正。
[0014] 有益效果:本發(fā)明提供了一種EPS用無刷電機(jī)，繞開了部分復(fù)雜的電磁場(chǎng)運(yùn)，大大 縮減EI^用無刷電機(jī)的研發(fā)時(shí)間。
【附圖說明】
[0015] 圖1為本發(fā)明的快速設(shè)計(jì)的工作流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本申請(qǐng)中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本申請(qǐng)實(shí) 施例中的附圖，對(duì)本申請(qǐng)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施 例僅僅是本申請(qǐng)一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒旧暾?qǐng)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通 技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本申請(qǐng)保護(hù) 的范圍。
[0017] 如圖1所示，一種EPS用無刷電機(jī)快速設(shè)計(jì)方法，根據(jù)EPS系統(tǒng)對(duì)無刷電機(jī)的具體要 求，確定部分結(jié)構(gòu)參數(shù)，并根據(jù)剩余的結(jié)構(gòu)參數(shù)和部分結(jié)構(gòu)目標(biāo)參數(shù)的線性關(guān)系式，利用運(yùn) 些線性關(guān)系式推算出無刷電機(jī)剩余結(jié)構(gòu)參數(shù)，具體步驟如下：
[0018] 1 a)定子槽形的確定:Di氣隙直徑；齒寬bt、槽寬St、輛寬hj與已確定的參數(shù)有W下 關(guān)系
；其中，Bz是電機(jī)齒磁通密度， Bj是電機(jī)輛磁通密度，αι是極弧系數(shù)，山是磁鋼剩磁、Kw是繞組伸長系數(shù)、P是電阻率、j是電 流密度、T/ D是電磁堵轉(zhuǎn)力矩，均為目標(biāo)參數(shù)和經(jīng)驗(yàn)參數(shù)；
[0019] 化)電機(jī)長度L的確定:電機(jī)長度L與已確定的目標(biāo)參數(shù)有W下關(guān)系：
[0020]
其中，T是電機(jī)輸出的額定轉(zhuǎn)矩，Z是確定的槽數(shù)，As是電機(jī)槽的 面積，η是電機(jī)的效率，KsF是槽利用率，Kfe是疊裝系數(shù)，均為經(jīng)驗(yàn)參數(shù)或目標(biāo)參數(shù)；
[0021] Ic)電機(jī)主磁通Φ的確定：電機(jī)主磁通Φ與已確定的目標(biāo)參數(shù)有W下關(guān)系Φ = ZBzbtLKFE X 1〇-4; Id)電機(jī)有效導(dǎo)體數(shù)N的確定：電機(jī)有效導(dǎo)體數(shù)N與已確定的目標(biāo)參數(shù)有^ 下關(guān)系
庚中，1〇是電機(jī)的空載電流，In是電機(jī)的額定電 流，Tn是電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩，時(shí)是轉(zhuǎn)矩常數(shù)，均為目標(biāo)參數(shù)；
[0022] le)電機(jī)齒應(yīng)數(shù)W的確定：電機(jī)齒應(yīng)數(shù)W與已確定的目標(biāo)參數(shù)有W下關(guān)系
其中，a是繞組并聯(lián)支路數(shù)，la是電機(jī)繞組層數(shù)，均為經(jīng)驗(yàn)參數(shù)；
[0023] If)電機(jī)并聯(lián)導(dǎo)體數(shù)Wi的確定:山是漆包線的線徑根據(jù)經(jīng)驗(yàn)參數(shù)選取，電機(jī)并聯(lián)導(dǎo) 體數(shù)與已確定的目標(biāo)參數(shù)有W下關(guān)系：
[0024] 優(yōu)選地，所述電機(jī)有效導(dǎo)體數(shù)N采用樣機(jī)試制進(jìn)行快速修正。
[0025] 如圖1所示，本發(fā)明首先利用EI^無刷電機(jī)本身的特點(diǎn)和經(jīng)驗(yàn)參數(shù)把無刷電機(jī)的部 分參數(shù)限制在一個(gè)很小的范圍，為剩下的無刷電機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定減少計(jì)算量。利用EPS用 無刷電機(jī)的目標(biāo)參數(shù)，即EPS系統(tǒng)對(duì)無刷電機(jī)的具體要求，再結(jié)合經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，可W選擇一個(gè) 合適的槽極配合、磁鋼參數(shù)、繞組類別、繞組層數(shù)la、并聯(lián)支路數(shù)a。根據(jù)輸入的目標(biāo)參數(shù)，抓 住EPS無刷電機(jī)的主要矛盾，即
找出無刷電機(jī)剩余的結(jié)構(gòu)參數(shù)和目標(biāo)參數(shù)的 內(nèi)在聯(lián)系，即線性的數(shù)字關(guān)系式，利用運(yùn)些線性關(guān)系式推算出無刷電機(jī)剩余的結(jié)構(gòu)參數(shù)，再 通過樣機(jī)試制對(duì)EPS無刷電機(jī)有效導(dǎo)體數(shù)進(jìn)行修正，完成設(shè)計(jì)過程。
[0026] 本發(fā)明所提及的EPS用無刷電機(jī)具有W下特點(diǎn)，1.短時(shí)工作制，2.低電壓，大電流， 3.功率密度大，4齒槽轉(zhuǎn)矩小。結(jié)合經(jīng)驗(yàn)參數(shù)和成本考慮，可W把無刷電機(jī)的參數(shù)限制在一 個(gè)很小的范圍，EPS用無刷電機(jī)安裝位置和運(yùn)行方式?jīng)Q定了 EPS用無刷電機(jī)理想的結(jié)構(gòu)是內(nèi) 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。EPS用無刷電機(jī)所需功率密度大，電機(jī)的質(zhì)量要小，體積要小，短時(shí)輸出功率要 大，決定了磁鋼必須使用具有高剩磁的永磁體，即燒結(jié)欽鐵棚系列，電機(jī)使用較小的機(jī)座號(hào) 和較短的機(jī)身長度來減輕質(zhì)量和縮小體積，則電機(jī)材料使用磁通密度飽和點(diǎn)比較高的娃鋼 片，電機(jī)定子鐵忍要工作在接近娃鋼片的飽和工作點(diǎn)，特別是齒磁通密度要接近飽和。
[0027] 齒槽轉(zhuǎn)矩小決定了定子繞組必須要分為若干個(gè)繞線完全相同的小區(qū)域。
[0028] 本發(fā)明中所提及的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)均為本領(lǐng)域技術(shù)人員所掌握的常規(guī)技術(shù)手段，故而未 在說明書中詳述。對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用 本發(fā)明。對(duì)運(yùn)些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中 所定義的一般原理可W在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因 此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的運(yùn)些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新 穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種EPS用無刷電機(jī)快速設(shè)計(jì)方法，其特征在于，根據(jù)EPS系統(tǒng)對(duì)無刷電機(jī)的具體要 求，確定部分結(jié)構(gòu)參數(shù)，并根據(jù)剩余的結(jié)構(gòu)參數(shù)和目標(biāo)參數(shù)的線性關(guān)系式，利用這些線性關(guān) 系式推算出無刷電機(jī)剩余的結(jié)構(gòu)參數(shù)，具體步驟如下： la) 定子槽形的確定:氣隙直徑Di、齒寬bt、槽寬St、輒寬匕與已確定的參數(shù)有以下關(guān)系，其中，Bz是電機(jī)齒磁通密度，Bj是 電機(jī)輒磁通密度，ai是極弧系數(shù)，Br是磁鋼剩磁、Kw是繞組伸長系數(shù)、P是電阻率、j是電流密 度、f D是電磁堵轉(zhuǎn)力矩，均為目標(biāo)參數(shù)和經(jīng)驗(yàn)參數(shù)； lb) 電機(jī)長度L的確定：電機(jī)長度L與已確定的目標(biāo)參數(shù)有以下關(guān)系：，其中，T是電機(jī)輸出的額定轉(zhuǎn)矩，Z是確定的槽數(shù)，AS是電機(jī)槽的面 積，η是電機(jī)的效率，KSF是槽利用率，KFE是疊裝系數(shù)，均為目標(biāo)參數(shù)和經(jīng)驗(yàn)參數(shù)； lc) 電機(jī)主磁通Φ的確定：電機(jī)主磁通Φ與已確定的目標(biāo)參數(shù)有以下關(guān)系Φ = ZBzbtLKFE ΧΙΟ-4; ld) 電機(jī)有效導(dǎo)體數(shù)Ν的確定：電機(jī)有效導(dǎo)體數(shù)Ν與已確定的目標(biāo)參數(shù)有以下關(guān)系：1其中，1〇是電機(jī)的空載電流，In是電機(jī)的額定電流，Τν是電 機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩，Κτ是轉(zhuǎn)矩常數(shù)，均為目標(biāo)參數(shù)和經(jīng)驗(yàn)參數(shù)； le) 電機(jī)齒匝數(shù)W的確定：電機(jī)齒匝數(shù)W與已確定的目標(biāo)參數(shù)有以下關(guān)系：其中，a 是繞組并聯(lián)支路數(shù)，13是電機(jī)繞組層數(shù)，均為經(jīng)驗(yàn)參數(shù)； lf) 電機(jī)并聯(lián)導(dǎo)體數(shù)1的確定:cU是漆包線的線徑根據(jù)經(jīng)驗(yàn)參數(shù)選取，電機(jī)并聯(lián)導(dǎo)體數(shù) I與已確定的目標(biāo)參數(shù)有以下關(guān)系：2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種EPS用無刷電機(jī)快速設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述電機(jī)有 效導(dǎo)體數(shù)N采用樣機(jī)試制進(jìn)行快速修正。
【文檔編號(hào)】H02K15/03GK106059216SQ201610585371
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年7月22日 公開號(hào)201610585371.X, CN 106059216 A, CN 106059216A, CN 201610585371, CN-A-106059216, CN106059216 A, CN106059216A, CN201610585371, CN201610585371.X
【發(fā)明人】王朝海, 邱高峰, 王詠濤
【申請(qǐng)人】日本電產(chǎn)凱宇汽車電器（江蘇）有限公司