一種eps用無刷電機快速設計方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種EPS用無刷電機快速設計方法，根據(jù)EPS系統(tǒng)對無刷電機的具體要求，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用無刷電機快速設計方法，根據(jù)EPS系統(tǒng)對無刷電機的具體要求，找出無刷電機剩余的結(jié)構(gòu)參數(shù)和目標參數(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剩余的結(jié)構(gòu)參數(shù)，通過樣機試制對EPS用無刷電機有效導體數(shù)進行修正，從而快速完成EPS無刷電機的設計。
【專利說明】
-種EPS用無刷電機快速設計方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設及一種EI^用無刷電機快速設計方法，屬于電機技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] EPS無刷電機是和新車研發(fā)同步進行的，由于EPS系統(tǒng)所處工作環(huán)境的特殊性，EPS 無刷電機在裝入EPS系統(tǒng)之前要進行幾個月的沖擊震動老化粉塵等型式實驗。所W留給EPS 無刷電機研發(fā)的時間是非常有限的，傳統(tǒng)的EPS無刷電機研發(fā)首先要具有專家?guī)旒创罅康?經(jīng)驗數(shù)據(jù)，耗用相當?shù)臅r間進行電機磁場的計算，并需要反算修改試驗樣機，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算機進行幾十小時甚至幾百小時的電磁場仿真 計算。現(xiàn)在汽車更新?lián)Q代越來越快，留給無刷電機開發(fā)的時間越來越短，運種矛盾越來越突 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用無刷電機快速設計方法，根據(jù) EPS系統(tǒng)對無刷電機的具體要求，找出無刷電機剩余的結(jié)構(gòu)參數(shù)和目標參數(shù)的內(nèi)在聯(lián)系，即 線性的數(shù)字關(guān)系式，利用運些線性關(guān)系式推算出無刷電機剩余的結(jié)構(gòu)參數(shù)，通過樣機試制 對EI^用無刷電機有效導體數(shù)進行修正，從而快速完成EI^無刷電機的設計。
[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用無刷電機快速設計方法，根據(jù)EPS系統(tǒng)對無刷電機的具體要求，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)和目標參數(shù)的線性關(guān)系式，利用運些線性關(guān)系式推算 出無刷電機剩余結(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是電機齒磁通密度， Bj是電機輛磁通密度，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，均為目標參數(shù)和經(jīng)驗參數(shù)；
[0007] 化)電機長度L的確定:電機長度L與已確定的目標參數(shù)有W下關(guān)系：
[000引
，其中，T是電機輸出的額定轉(zhuǎn)矩，Z是確定的槽數(shù)，As是電機槽的 面積，η是電機的效率，KsF是槽利用率，Kfe是疊裝系數(shù)，均為目標參數(shù)和經(jīng)驗參數(shù)；
[0009] 1C)電機主磁通Φ的確定：電機主磁通Φ與已確定的目標參數(shù)有W下關(guān)系Φ = ZBzbtLKFEXl〇-4;
[0010] Id)電機有效導體數(shù)N的確定：電機有效導體數(shù)N與已確定的目標參數(shù)有W下關(guān)系：
.其中，1〇是電機的至載電流，In是電機的額定電流，Tn是電 機的額定轉(zhuǎn)矩，Κτ是轉(zhuǎn)矩常數(shù)，均為目標參數(shù)；
[0011] le)電機齒應數(shù)W的確定：電機齒應數(shù)W與已確定的目標參數(shù)有W下關(guān)系： ， 其中，a是繞組并聯(lián)支路數(shù)，la是電機繞組層數(shù)，均為經(jīng)驗參數(shù)；
[0012] If)電機并聯(lián)導體數(shù)Wi的確定:山是漆包線的線徑根據(jù)經(jīng)驗參數(shù)選取，電機并聯(lián)導 體數(shù)已確定的目標參數(shù)有W下關(guān)系
[0013] 優(yōu)選地，所述電機有效導體數(shù)N采用樣機試制進行快速修正。
[0014] 有益效果:本發(fā)明提供了一種EPS用無刷電機，繞開了部分復雜的電磁場運，大大 縮減EI^用無刷電機的研發(fā)時間。
【附圖說明】
[0015] 圖1為本發(fā)明的快速設計的工作流程圖。
【具體實施方式】
[0016] 為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本申請中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本申請實 施例中的附圖，對本申請實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施 例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒旧暾堉械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通 技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本申請保護 的范圍。
[0017] 如圖1所示，一種EPS用無刷電機快速設計方法，根據(jù)EPS系統(tǒng)對無刷電機的具體要 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)目標參數(shù)的線性關(guān)系式，利用運 些線性關(guān)系式推算出無刷電機剩余結(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是電機齒磁通密度， Bj是電機輛磁通密度，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，均為目標參數(shù)和經(jīng)驗參數(shù)；
[0019] 化)電機長度L的確定:電機長度L與已確定的目標參數(shù)有W下關(guān)系：
[0020]
其中，T是電機輸出的額定轉(zhuǎn)矩，Z是確定的槽數(shù)，As是電機槽的 面積，η是電機的效率，KsF是槽利用率，Kfe是疊裝系數(shù)，均為經(jīng)驗參數(shù)或目標參數(shù)；
[0021] Ic)電機主磁通Φ的確定：電機主磁通Φ與已確定的目標參數(shù)有W下關(guān)系Φ = ZBzbtLKFE X 1〇-4; Id)電機有效導體數(shù)N的確定：電機有效導體數(shù)N與已確定的目標參數(shù)有^ 下關(guān)系
庚中，1〇是電機的空載電流，In是電機的額定電 流，Tn是電機的額定轉(zhuǎn)矩，時是轉(zhuǎn)矩常數(shù)，均為目標參數(shù)；
[0022] le)電機齒應數(shù)W的確定：電機齒應數(shù)W與已確定的目標參數(shù)有W下關(guān)系
其中，a是繞組并聯(lián)支路數(shù)，la是電機繞組層數(shù)，均為經(jīng)驗參數(shù)；
[0023] If)電機并聯(lián)導體數(shù)Wi的確定:山是漆包線的線徑根據(jù)經(jīng)驗參數(shù)選取，電機并聯(lián)導 體數(shù)與已確定的目標參數(shù)有W下關(guān)系：
[0024] 優(yōu)選地，所述電機有效導體數(shù)N采用樣機試制進行快速修正。
[0025] 如圖1所示，本發(fā)明首先利用EI^無刷電機本身的特點和經(jīng)驗參數(shù)把無刷電機的部 分參數(shù)限制在一個很小的范圍，為剩下的無刷電機結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定減少計算量。利用EPS用 無刷電機的目標參數(shù)，即EPS系統(tǒng)對無刷電機的具體要求，再結(jié)合經(jīng)驗參數(shù)，可W選擇一個 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)輸入的目標參數(shù)，抓 住EPS無刷電機的主要矛盾，即
找出無刷電機剩余的結(jié)構(gòu)參數(shù)和目標參數(shù)的 內(nèi)在聯(lián)系，即線性的數(shù)字關(guān)系式，利用運些線性關(guān)系式推算出無刷電機剩余的結(jié)構(gòu)參數(shù)，再 通過樣機試制對EPS無刷電機有效導體數(shù)進行修正，完成設計過程。
[0026] 本發(fā)明所提及的EPS用無刷電機具有W下特點，1.短時工作制，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)驗參數(shù)和成本考慮，可W把無刷電機的參數(shù)限制在一 個很小的范圍，EPS用無刷電機安裝位置和運行方式?jīng)Q定了 EPS用無刷電機理想的結(jié)構(gòu)是內(nèi) 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。EPS用無刷電機所需功率密度大，電機的質(zhì)量要小，體積要小，短時輸出功率要 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，電機使用較小的機座號 和較短的機身長度來減輕質(zhì)量和縮小體積，則電機材料使用磁通密度飽和點比較高的娃鋼 片，電機定子鐵忍要工作在接近娃鋼片的飽和工作點，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繞線完全相同的小區(qū)域。
[0028] 本發(fā)明中所提及的經(jīng)驗參數(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。對所公開的實施例的上述說明，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。對運些實施例的多種修改對本領(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，在其它實施例中實現(xiàn)。因 此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的運些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新 穎特點相一致的最寬的范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種EPS用無刷電機快速設計方法，其特征在于，根據(jù)EPS系統(tǒng)對無刷電機的具體要 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是電機齒磁通密度，Bj是 電機輒磁通密度，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，均為目標參數(shù)和經(jīng)驗參數(shù)； lb) 電機長度L的確定：電機長度L與已確定的目標參數(shù)有以下關(guān)系：，其中，T是電機輸出的額定轉(zhuǎn)矩，Z是確定的槽數(shù)，AS是電機槽的面 積，η是電機的效率，KSF是槽利用率，KFE是疊裝系數(shù)，均為目標參數(shù)和經(jīng)驗參數(shù)； lc) 電機主磁通Φ的確定：電機主磁通Φ與已確定的目標參數(shù)有以下關(guān)系Φ = ZBzbtLKFE ΧΙΟ-4; ld) 電機有效導體數(shù)Ν的確定：電機有效導體數(shù)Ν與已確定的目標參數(shù)有以下關(guān)系：1其中，1〇是電機的空載電流，In是電機的額定電流，Τν是電 機的額定轉(zhuǎn)矩，Κτ是轉(zhuǎn)矩常數(shù)，均為目標參數(shù)和經(jīng)驗參數(shù)； le) 電機齒匝數(shù)W的確定：電機齒匝數(shù)W與已確定的目標參數(shù)有以下關(guān)系：其中，a 是繞組并聯(lián)支路數(shù)，13是電機繞組層數(shù)，均為經(jīng)驗參數(shù)； lf) 電機并聯(lián)導體數(shù)1的確定:cU是漆包線的線徑根據(jù)經(jīng)驗參數(shù)選取，電機并聯(lián)導體數(shù) I與已確定的目標參數(shù)有以下關(guān)系：2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種EPS用無刷電機快速設計方法，其特征在于，所述電機有 效導體數(shù)N采用樣機試制進行快速修正。
【文檔編號】H02K15/03GK106059216SQ201610585371
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月22日 公開號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
【申請人】日本電產(chǎn)凱宇汽車電器（江蘇）有限公司