[发明专利]一种永磁无刷EPS电机的设计方法

说明书

本发明公开了一种永磁无刷EPS电机的设计方法，属于电机技术领域，本发明以电机相电流为切入点和起始点，抓住EPS无刷电机主要矛盾，确定无刷电机的输入功率、无刷电机的定转子结构、无刷电机的永磁材料和稀土类永磁体牌号等，设计路线就比较清晰，设计过程比较简单耗用时间较短。

技术领域

本发明属于电机技术领域，尤其涉及一种永磁无刷EPS电机的设计方法。

背景技术

随着节能减排和微电子技术的发展，车载电子助力转向系统(EPS)取代了传统液压转向系统的技术在过去20年间得到飞速的发展。目前国内，有刷电机在EPS电子助力系统上已经大批量配套，以德昌电机、凯宇电器、派尔福为代表的有刷EPS电机生产商，具备非常成熟的设计和制造能力。但是，有刷EPS电机本身的转矩转速特性注定了其在满足最大助力能力需求的条件下，很难去兼顾高速时候的响应性能，同时电机本身的扭矩常数偏低，受限于车上安装空间限制也导致它无法很好的应对包括B级及以上的乘用车领域的EPS系统。近年来，随着自动驾驶技术的日新月异，具有高可控性，快速响应能力的永磁无刷电机成为现代电子助力转向系统的首选电机。

EPS无刷电机是在传统永磁同步电机的基础上进行研究和优化设计，应用在特殊工况的一种电机。为了实现永磁无刷EPS电机的快速设计，满足现代汽车更新换代越来越快的要求，研发出一种高效快速地永磁无刷EPS电机的设计方法，根据特有的应用工况，能快速设计出能满足客户性能的EPS无刷电机，对后续拓展设计其他扭矩性能需求的EPS无刷电机，有深远的意义。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术的不足，提供一种永磁无刷EPS电机的设计方法，以电机相电流为切入点和起始点，抓住EPS无刷电机主要矛盾，设计路线就比较清晰，设计过程比较简单耗用时间较短。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种永磁无刷EPS电机的设计方法，其特征在于，包括根据建立电机输入功率方程式确定无刷电机的输入功率：

其中，m为电机相数，U为相电压有效值，E₀为基波磁场所产生的每相空载反电势有效值，X_q为交轴同步电抗，X_d为直轴同步电抗，均为目标参数和经验参数；

R₁为定子相电阻，θ为电压超前反电势的角度，均为推导参数；

进一步地，所述电机输入功率方程式的建立过程包括：

根据汽车蓄电池提供12V的直流电压，可确定应用于汽车EPS系统的无刷电机端电压为12V，即可确定相电压，在已确定相电压的基础上，以无刷电机的相电流为切入点和起始点，根据对无刷电机的目标相电流，确定电机的输入功率，具体步骤如下：

a)根据无刷电机相电压的约束关系式确定定子相电阻R₁：

U＝E₀+I₁R₁+jI₁X₁+jI_dX_ad+jI_qX_aq＝E₀+I₁R₁+jI_dX_d+jI_qX_q；