[发明专利]一种E型铁芯混合励磁磁通切换电机的设计方法

权利要求书

1.E型铁芯混合励磁磁通切换电机的设计方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤一、确定E型铁芯混合励磁磁通电机的性能需求参数；

步骤二、根据电机的性能需求参数，确定电机的定转子结构参数；

步骤三、利用电机的定转子结构参数和性能需求参数，确定电机的电枢绕组总串联匝数；

步骤四、建立电机内部磁路的简化模型，确定电机的电励磁绕组的磁场调节能力；

步骤五、建立E型铁芯混合励磁磁通切换电机的有限元动态仿真模型；

步骤六、将有限元动态仿真结果与电机性能需求参数对比，若不符合要求，就对电机设计结构参数和电磁参数进行修正，重复步骤二至步骤五，直到电机有限元动态仿真结果满足电机性能需求参数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤一中性能需求参数包括混合励磁磁通切换电机的相数、每相额定电压、额定转速、额定调速范围和额定效率。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤二确定电机的定转子结构参数和输出转矩，是根据电机内部电磁关系的推导得出的，具体包括：

根据电机的额定功率P₂、定子单元数P_s、转子齿数P_r和额定效率η确定电机定子外径：

其中，D_so为电机定子外径；P_s为电机定子单元数；P_r为电机转子齿数；L为电机轴轴向长度；k_sio为电机定子内径与定子外径之比；λ为定子外径与定子轴向长度之比；B_gmax为气隙磁密峰值；C_s为定子齿极弧系数，定义为电机齿面积与定子单元面积之比；k_d为电机漏磁系数，定义为与绕组匝链的有效磁通与气隙磁通之比；k_f为气隙磁密分布系数；A_s为电枢绕组内径处线负荷；

根据实际需求和经验选定合适的电机定子内径与定子外径之比、定子外径与定子轴向长度之比、气隙磁密幅值、气隙磁密峰值、定子齿极弧系数、电机漏磁系数、气隙磁密分布系数后，就可以计算出电机定子外径，在选取合适的气隙长度δ后，就可以确定定子内径、转子外径和电机轴向长度：

其中，D_si为电机定子内径；δ为气隙长度；L为电机轴向长度；

初始设计时，认为内径处定子齿宽β_st、永磁体磁化方向厚度β_pm、中间齿宽β_sm、定子槽宽β_s，转子齿宽β_rt相等，即满足：

定子轭部厚度l_sy与定子槽长度l_slot按照1:2选取。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤三确定电机的电枢绕组总串联匝数N_ph，是在步骤二确定电机定转子结构参数的基础上，由给定的电机额定功率和额定转速，通过以下式子得到：