[发明专利]无刷复合结构电机系统的优化设计方法

权利要求书

1.一种无刷复合结构电机系统的优化设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：建立无刷爪极双转子电机的数学模型；

步骤二：无刷爪极双转子电机的参数及性能分析；

步骤三：建立无刷爪极双转子电机的三维有限元模型，分析电机内部的电磁场分布情况，计算出电机的参数及性能，包括空载磁密的分析、空载反电动势的分析、漏磁系数和电抗参数的计算；

步骤四：简化无刷爪极双转子电机的三维有限元模型,采用二维等效有限元模型来仿真三维有限元模型，使二维有限元模型在每段磁通路径上具有与三维模型相同的磁阻和磁动势；

步骤五：采用解析方法分析转矩密度和齿槽转矩与无刷爪极双转子电机主要结构参数之间的关系，然后采用有限元仿真方法分析永磁转子结构、极对数、结构尺寸、气隙长度和爪极形状对电机转矩性能的影响，给定样机参数确定方法，

步骤六：分析电机功率因数、电机损耗及效率，功率因数的分析包括永磁体尺寸、绕组匝数和输入电流的分析，

步骤七：测试实验样机的功能，若测试数据满足性能指标则结束，如果不满足，返回步骤二。

2.根据权利要求1所述的无刷复合结构电机系统的优化设计方法，其特征在于：所述步骤一包括两步，第一步：简化无刷爪极双转子电机的结构，忽略磁路饱和、磁滞和涡流影响，磁路为线性忽略齿槽效应及换相过程的影响，忽略频率和温度对绕组的影响；第二步：分析系统结构并建立数学模型。

3.根据权利要求1所述的无刷复合结构电机系统的优化设计方法，其特征在于：所述步骤二包括磁路参数分析、磁通与电磁转矩的分析和电抗参数分析。

4.根据权利要求1所述的无刷复合结构电机系统的优化设计方法，其特征在于：所述步骤四的二维等效有限元模型包括：等效爪极、等效定子绕组、等效定子铁心。

5.根据权利要求1所述的无刷复合结构电机系统的优化设计方法，其特征在于：所述步骤五中样机参数为样机对极为6对、尺寸比选择为4.5、内外层气隙长度均取值0.8mm、爪尖极弧系数的取值范围为0.1~0.4、爪根极弧系数的取值范围为1~1.1。

6.根据权利要求1所述的无刷复合结构电机系统的优化设计方法，其特征在于：所述步骤七中功能测试包括：空载反电动势测试、齿槽转矩测试、空载损耗及效率测试、电流相角对功率因数的影响的测试和转速调节功能的测试。