一种eps用无刷电机快速设计方法
【专利摘要】本发明公开了一种EPS用无刷电机快速设计方法，根据EPS系统对无刷电机的具体要求，确定部分结构参数，并根据剩余的结构参数和目标参数的线性关系式，利用这些线性关系式推算出无刷电机剩余的结构参数。本发明提供了一种EPS用无刷电机快速设计方法，根据EPS系统对无刷电机的具体要求，找出无刷电机剩余的结构参数和目标参数的内在联系，即线性关系式，利用这些线性关系式推算出无刷电机剩余的结构参数，通过样机试制对EPS用无刷电机有效导体数进行修正，从而快速完成EPS无刷电机的设计。
【专利说明】
-种EPS用无刷电机快速设计方法
技术领域
[0001] 本发明设及一种EI^用无刷电机快速设计方法，属于电机技术领域。
【背景技术】
[0002] EPS无刷电机是和新车研发同步进行的，由于EPS系统所处工作环境的特殊性，EPS 无刷电机在装入EPS系统之前要进行几个月的冲击震动老化粉尘等型式实验。所W留给EPS 无刷电机研发的时间是非常有限的，传统的EPS无刷电机研发首先要具有专家库即大量的 经验数据，耗用相当的时间进行电机磁场的计算，并需要反算修改试验样机，有条件的企业 可W采用昂贵的有限元软件和高性能的计算机进行几十小时甚至几百小时的电磁场仿真 计算。现在汽车更新换代越来越快，留给无刷电机开发的时间越来越短，运种矛盾越来越突 出。
【发明内容】
[0003] 目的：为了解决上述问题，本发明提供了一种EPS用无刷电机快速设计方法，根据 EPS系统对无刷电机的具体要求，找出无刷电机剩余的结构参数和目标参数的内在联系，即 线性的数字关系式，利用运些线性关系式推算出无刷电机剩余的结构参数，通过样机试制 对EI^用无刷电机有效导体数进行修正，从而快速完成EI^无刷电机的设计。
[0004] 技术方案:为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：
[000引一种EPS用无刷电机快速设计方法，根据EPS系统对无刷电机的具体要求，确定部 分结构参数，并根据剩余的结构参数和目标参数的线性关系式，利用运些线性关系式推算 出无刷电机剩余结构参数，具体步骤如下：
[0006] 1 a)定子槽形的确定：气隙直径Di、齿宽bt、槽宽St、辆宽h j与已确定的参数有W下 关系
串中，Bz是电机齿磁通密度， Bj是电机辆磁通密度，是极弧系数，山是磁钢剩磁、Kw是绕组伸长系数、P是电阻率、j是电 流密度、T/ D是电磁堵转力矩，均为目标参数和经验参数；
[0007] 化)电机长度L的确定:电机长度L与已确定的目标参数有W下关系：
[000引
，其中，T是电机输出的额定转矩，Z是确定的槽数，As是电机槽的 面积，η是电机的效率，KsF是槽利用率，Kfe是叠装系数，均为目标参数和经验参数；
[0009] 1C)电机主磁通Φ的确定：电机主磁通Φ与已确定的目标参数有W下关系Φ = ZBzbtLKFEXl〇-4;
[0010] Id)电机有效导体数N的确定：电机有效导体数N与已确定的目标参数有W下关系：
.其中，1〇是电机的至载电流，In是电机的额定电流，Tn是电 机的额定转矩，Κτ是转矩常数，均为目标参数；
[0011] le)电机齿应数W的确定：电机齿应数W与已确定的目标参数有W下关系： ， 其中，a是绕组并联支路数，la是电机绕组层数，均为经验参数；
[0012] If)电机并联导体数Wi的确定:山是漆包线的线径根据经验参数选取，电机并联导 体数已确定的目标参数有W下关系
[0013] 优选地，所述电机有效导体数N采用样机试制进行快速修正。
[0014] 有益效果:本发明提供了一种EPS用无刷电机，绕开了部分复杂的电磁场运，大大 缩减EI^用无刷电机的研发时间。
【附图说明】
[0015] 图1为本发明的快速设计的工作流程图。
【具体实施方式】
[0016] 为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实 施例中的附图，对本申请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 例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护 的范围。
[0017] 如图1所示，一种EPS用无刷电机快速设计方法，根据EPS系统对无刷电机的具体要 求，确定部分结构参数，并根据剩余的结构参数和部分结构目标参数的线性关系式，利用运 些线性关系式推算出无刷电机剩余结构参数，具体步骤如下：
[0018] 1 a)定子槽形的确定:Di气隙直径；齿宽bt、槽宽St、辆宽hj与已确定的参数有W下 关系
；其中，Bz是电机齿磁通密度， Bj是电机辆磁通密度，αι是极弧系数，山是磁钢剩磁、Kw是绕组伸长系数、P是电阻率、j是电 流密度、T/ D是电磁堵转力矩，均为目标参数和经验参数；
[0019] 化)电机长度L的确定:电机长度L与已确定的目标参数有W下关系：
[0020]
其中，T是电机输出的额定转矩，Z是确定的槽数，As是电机槽的 面积，η是电机的效率，KsF是槽利用率，Kfe是叠装系数，均为经验参数或目标参数；
[0021] Ic)电机主磁通Φ的确定：电机主磁通Φ与已确定的目标参数有W下关系Φ = ZBzbtLKFE X 1〇-4; Id)电机有效导体数N的确定：电机有效导体数N与已确定的目标参数有^ 下关系
庚中，1〇是电机的空载电流，In是电机的额定电 流，Tn是电机的额定转矩，时是转矩常数，均为目标参数；
[0022] le)电机齿应数W的确定：电机齿应数W与已确定的目标参数有W下关系
其中，a是绕组并联支路数，la是电机绕组层数，均为经验参数；
[0023] If)电机并联导体数Wi的确定:山是漆包线的线径根据经验参数选取，电机并联导 体数与已确定的目标参数有W下关系：
[0024] 优选地，所述电机有效导体数N采用样机试制进行快速修正。
[0025] 如图1所示，本发明首先利用EI^无刷电机本身的特点和经验参数把无刷电机的部 分参数限制在一个很小的范围，为剩下的无刷电机结构参数的确定减少计算量。利用EPS用 无刷电机的目标参数，即EPS系统对无刷电机的具体要求，再结合经验参数，可W选择一个 合适的槽极配合、磁钢参数、绕组类别、绕组层数la、并联支路数a。根据输入的目标参数，抓 住EPS无刷电机的主要矛盾，即
找出无刷电机剩余的结构参数和目标参数的 内在联系，即线性的数字关系式，利用运些线性关系式推算出无刷电机剩余的结构参数，再 通过样机试制对EPS无刷电机有效导体数进行修正，完成设计过程。
[0026] 本发明所提及的EPS用无刷电机具有W下特点，1.短时工作制，2.低电压，大电流， 3.功率密度大，4齿槽转矩小。结合经验参数和成本考虑，可W把无刷电机的参数限制在一 个很小的范围，EPS用无刷电机安装位置和运行方式决定了 EPS用无刷电机理想的结构是内 转子结构。EPS用无刷电机所需功率密度大，电机的质量要小，体积要小，短时输出功率要 大，决定了磁钢必须使用具有高剩磁的永磁体，即烧结钦铁棚系列，电机使用较小的机座号 和较短的机身长度来减轻质量和缩小体积，则电机材料使用磁通密度饱和点比较高的娃钢 片，电机定子铁忍要工作在接近娃钢片的饱和工作点，特别是齿磁通密度要接近饱和。
[0027] 齿槽转矩小决定了定子绕组必须要分为若干个绕线完全相同的小区域。
[0028] 本发明中所提及的经验参数均为本领域技术人员所掌握的常规技术手段，故而未 在说明书中详述。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用 本发明。对运些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中 所定义的一般原理可W在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因 此，本发明将不会被限制于本文所示的运些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新 颖特点相一致的最宽的范围。
【主权项】
1. 一种EPS用无刷电机快速设计方法，其特征在于，根据EPS系统对无刷电机的具体要 求，确定部分结构参数，并根据剩余的结构参数和目标参数的线性关系式，利用这些线性关 系式推算出无刷电机剩余的结构参数，具体步骤如下： la) 定子槽形的确定:气隙直径Di、齿宽bt、槽宽St、辄宽匕与已确定的参数有以下关系，其中，Bz是电机齿磁通密度，Bj是 电机辄磁通密度，ai是极弧系数，Br是磁钢剩磁、Kw是绕组伸长系数、P是电阻率、j是电流密 度、f D是电磁堵转力矩，均为目标参数和经验参数； lb) 电机长度L的确定：电机长度L与已确定的目标参数有以下关系：，其中，T是电机输出的额定转矩，Z是确定的槽数，AS是电机槽的面 积，η是电机的效率，KSF是槽利用率，KFE是叠装系数，均为目标参数和经验参数； lc) 电机主磁通Φ的确定：电机主磁通Φ与已确定的目标参数有以下关系Φ = ZBzbtLKFE ΧΙΟ-4; ld) 电机有效导体数Ν的确定：电机有效导体数Ν与已确定的目标参数有以下关系：1其中，1〇是电机的空载电流，In是电机的额定电流，Τν是电 机的额定转矩，Κτ是转矩常数，均为目标参数和经验参数； le) 电机齿匝数W的确定：电机齿匝数W与已确定的目标参数有以下关系：其中，a 是绕组并联支路数，13是电机绕组层数，均为经验参数； lf) 电机并联导体数1的确定:cU是漆包线的线径根据经验参数选取，电机并联导体数 I与已确定的目标参数有以下关系：2. 根据权利要求1所述的一种EPS用无刷电机快速设计方法，其特征在于，所述电机有 效导体数N采用样机试制进行快速修正。
【文档编号】H02K15/03GK106059216SQ201610585371
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年7月22日 公开号201610585371.X, CN 106059216 A, CN 106059216A, CN 201610585371, CN-A-106059216, CN106059216 A, CN106059216A, CN201610585371, CN201610585371.X
【发明人】王朝海, 邱高峰, 王咏涛
【申请人】日本电产凯宇汽车电器（江苏）有限公司