[发明专利]一种基于多运行工况的车用驱动电机的优化设计方法

摘要

本发明公开一种电机设计领域中一种基于多运行工况的车用驱动电机的优化设计方法，将典型运行工况下的电机转速范围由低到高划分为2个连续的低速区域、2个连续的中速转速区域和1个高速转速区域，在每个转速区域中选择一个转速值作为代表性值代表相应的运行工况，对启动、低速重载爬坡、加减速、持续运行、高速巡航多个运行工况分析，计算车辆在各个运行工况的运行时间占典型运行工况的总运行时间的比值，将比值作为权重确定最终的定子内径与轴长，用电机转速值评价整个工况下车用驱动电机的性能及优化设计的合理性，不仅考虑了额定运行工况下的转矩，也考虑了不同运行工况下的转矩与功率，提高了电机优化设计的效率。

主权项

1.一种基于多运行工况的车用驱动电机的优化设计方法，依据车辆中的齿轮传速比、车辆轮胎半径与车辆典型运行工况的速度范围0～Vkm/h得出典型运行工况下的电机转速范围0～n_krpm，μ是车辆中的齿轮传速比，r是车辆轮胎半径，在电机转速范围0～n_krpm内，典型运行工况总运行时间为0～Ts，其特征是包括以下步骤：(A)将典型运行工况下的电机转速范围由低到高划分为2个连续的低速区域、2个连续的中速转速区域和1个高速转速区域，在每个转速区域中选择一个转速值作为代表性值代表相应的运行工况，分别是从低至高的x₁、x₂、x₃、x₄、x₅这5个转速值，分别代表车辆在启动状态、低速重载爬坡状态、加减速状态、持续运行状态、高速巡航状态这5个运行工况；(B)计算车辆在各个运行工况的运行时间t_g占典型运行工况的总运行时间T的比值0＜g≤5；(C)在转速值为x₁、x₂、x₃、x₄、x₅运行工况时，电机尺寸方程分别是：η(x₁)、η(x₂)、η(x₃)、η(x₄)、η(x₅)分别是转速值为x₁、x₂、x₃、x₄、x₅运行工况对应的效率，T_r(x₁)、T_r(x₂)分别是转速为x₁、x₂运行工况所需的转矩，P_r(x₃)、P_r(x₄)、P_r(x₅)分别是转速值为x₃、x₄、x₅运行工况所需的输出功率，K_t是转矩修正系数，K_n是转速修正系数，K_p是与反电势电流波形相关系数，K_e是绕组的相关系数，K_dp是绕组系数，K_i是电流系数，α_i为计算极弧系数，A是电负荷，B_δ是气隙磁密，n是电机转速；根据5个运行工况的电机尺寸方程，计算得到D_s²(x₁)L(x₁)、D_s²(x₂)L(x₂)、D_s²(x₃)L(x₃)、D_s²(x₄)L(x₄)、D_s²(x₅)L(x₅)；其中D_s(x₁)、D_s(x₂)、D_s(x₃)、D_s(x₄)、D_s(x₅)分别是转速值为x₁、x₂、x₃、x₄、x₅运行工况对应的定子内径，L(x₁)、L(x₂)、L(x₃)、L(x₄)、L(x₅)分别是转速值为x₁、x₂、x₃、x₄、x₅运行工况对应的电机轴长；(D)根据公式D_sz²L_z＝λ₁D_s²(x₁)L(x₁)+λ₂D_s²(x₂)L(x₂)+λ₃D_s²(x₃)L(x₃)+λ₄D_s²(x₄)L(x₄)+λ₅D_s²(x₅)L(x₅)计算出D_sz²L_z，再结合式得到最优电机轴长L_z与定子内径D_sz。