本發(fa)明涉及(ji)永磁(ci)(ci)同(tong)(tong)步電機領域，具體涉及(ji)一種永磁(ci)(ci)同(tong)(tong)步電機轉矩(ju)方程建模(mo)與參數(shu)優化方法，特別涉及(ji)一種無軛部分(fen)立(li)電樞(yokeless?and?segmented?armature,yasa)結構軸向(xiang)磁(ci)(ci)通永磁(ci)(ci)同(tong)(tong)步電機的定(ding)子散熱(re)模(mo)型選取方法和裂(lie)比-轉矩(ju)關系計算與優化方法。該方法分(fen)別單獨考(kao)慮銅(tong)耗(hao)約束(shu)條件以及(ji)銅(tong)耗(hao)鐵耗(hao)聯合約束(shu)條件，通過選取特定(ding)的定(ding)子散熱(re)面，計算裂(lie)比-轉矩(ju)關系以及(ji)最優裂(lie)比值(zhi)，同(tong)(tong)時(shi)考(kao)慮多種設計參數(shu)變化對最優裂(lie)比值(zhi)的影響。

背景技術：

1、如今，軸(zhou)向磁(ci)(ci)通(tong)永(yong)磁(ci)(ci)同步電(dian)機被廣泛(fan)應用于(yu)各種需要(yao)緊湊(cou)的(de)機械結構和高效(xiao)率(lv)的(de)設備上(shang)。包括可再生能(neng)源相(xiang)關的(de)飛(fei)輪儲能(neng)系統、高性(xing)能(neng)車輛(liang)的(de)電(dian)驅(qu)動(dong)系統和輪轂驅(qu)動(dong)系統。由于(yu)其主(zhu)磁(ci)(ci)通(tong)平行于(yu)轉子軸(zhou)線，軸(zhou)向磁(ci)(ci)通(tong)永(yong)磁(ci)(ci)同步電(dian)機可以(yi)具(ju)有扁平且緊湊(cou)的(de)外形、長(chang)度可調節的(de)氣隙以(yi)及相(xiang)較于(yu)徑向磁(ci)(ci)通(tong)電(dian)機更高的(de)功率(lv)密度。此外，軸(zhou)向磁(ci)(ci)通(tong)永(yong)磁(ci)(ci)同步電(dian)機表(biao)現出(chu)良(liang)好(hao)的(de)可擴展(zhan)性(xing)，發展(zhan)出(chu)了定子和轉子數量可變的(de)多(duo)種配置組合(he)。

2、無軛部分立電(dian)(dian)樞(yasa)結(jie)構(gou)基(ji)于單定(ding)子(zi)、雙轉(zhuan)子(zi)軸向磁(ci)(ci)通永磁(ci)(ci)同(tong)步電(dian)(dian)機的(de)拓撲結(jie)構(gou)，消(xiao)除(chu)了定(ding)子(zi)磁(ci)(ci)軛并分段定(ding)子(zi)鐵芯。yasa結(jie)構(gou)最大限度地縮短(duan)了磁(ci)(ci)路長度，降(jiang)低了鐵芯損(sun)耗，提高了整體(ti)效率。磁(ci)(ci)軛的(de)缺失降(jiang)低了磁(ci)(ci)阻，消(xiao)除(chu)了鐵中相(xiang)關的(de)渦(wo)流和磁(ci)(ci)滯(zhi)損(sun)耗，與傳(chuan)統拓撲結(jie)構(gou)相(xiang)比，效率更高。

3、對于(yu)永磁電機(ji)，其(qi)(qi)裂比通常定義為(wei)定子內徑與外徑之比。裂比在電機(ji)的(de)電磁設計和性能分析中具有重要意義，尤其(qi)(qi)可以針對特(te)定性能(如最大電磁轉矩)進行優化。

4、現有(you)的(de)研究構成了一(yi)(yi)個(ge)完(wan)整(zheng)的(de)裂比優化方法論體系(xi)(xi)，但絕(jue)大(da)多數(shu)是基于徑(jing)向磁(ci)(ci)(ci)通(tong)永(yong)磁(ci)(ci)(ci)同(tong)步電(dian)機。對于徑(jing)向磁(ci)(ci)(ci)通(tong)永(yong)磁(ci)(ci)(ci)同(tong)步電(dian)機，將其槽(cao)面積用(yong)裂比表示(shi)，并代入尺寸和銅(tong)(tong)(tong)損(sun)表達式(shi)，從而(er)可獲得特(te)定(ding)(ding)(ding)銅(tong)(tong)(tong)損(sun)下扭矩(ju)(ju)和裂比之間(jian)的(de)解析關系(xi)(xi)。通(tong)過取轉(zhuan)矩(ju)(ju)的(de)導(dao)(dao)數(shu)，可以得到(dao)最佳分流(liu)比，它本質上選擇裂比來(lai)獲得特(te)定(ding)(ding)(ding)損(sun)耗(hao)限制(zhi)(熱限制(zhi))下的(de)最大(da)轉(zhuan)矩(ju)(ju)。在(zai)(zai)銅(tong)(tong)(tong)損(sun)為(wei)單(dan)一(yi)(yi)約束、氣(qi)隙磁(ci)(ci)(ci)密度固定(ding)(ding)(ding)的(de)條件下，輸出轉(zhuan)矩(ju)(ju)隨分流(liu)比的(de)增(zeng)大(da)呈(cheng)現先(xian)增(zeng)大(da)后減小(xiao)的(de)特(te)點，在(zai)(zai)0.4～0.6之間(jian)達到(dao)最優值。隨著氣(qi)隙磁(ci)(ci)(ci)密的(de)增(zeng)大(da)，最佳裂比逐漸(jian)減小(xiao)。當銅(tong)(tong)(tong)損(sun)為(wei)主要損(sun)耗(hao)而(er)其他損(sun)耗(hao)忽略不計(ji)時，例如中低速和高(gao)轉(zhuan)矩(ju)(ju)的(de)應(ying)用(yong)，全局銅(tong)(tong)(tong)損(sun)耗(hao)和局部銅(tong)(tong)(tong)損(sun)耗(hao)約束之間(jian)存在(zai)(zai)差(cha)異，反映(ying)在(zai)(zai)最優分割比上。特(te)定(ding)(ding)(ding)氣(qi)隙磁(ci)(ci)(ci)通(tong)密度下的(de)分流(liu)比值范圍最終落在(zai)(zai)全局銅(tong)(tong)(tong)損(sun)耗(hao)和局部銅(tong)(tong)(tong)損(sun)耗(hao)極限的(de)交(jiao)叉(cha)點。而(er)對于有(you)一(yi)(yi)定(ding)(ding)(ding)工作溫度限制(zhi)的(de)高(gao)速電(dian)機，鐵(tie)(tie)損(sun)會增(zeng)加(jia)，并導(dao)(dao)致對銅(tong)(tong)(tong)損(sun)的(de)額外限制(zhi)。考慮到(dao)鐵(tie)(tie)損(sun)，與最佳分流(liu)比相對應(ying)的(de)最大(da)扭矩(ju)(ju)進一(yi)(yi)步減小(xiao)。

技術實現思路

1、本發明(ming)的(de)目的(de)在(zai)于提供(gong)一種永磁(ci)(ci)同步電(dian)機轉矩方程建模與(yu)參數優化方法，并同時還提供(gong)了裂比的(de)最佳值在(zai)無軛(e)部分段(duan)鐵芯結構(yasa)的(de)軸(zhou)向(xiang)磁(ci)(ci)通永磁(ci)(ci)同步電(dian)機中的(de)應用(yong)，包括以下關鍵特(te)點：

2、考慮損(sun)耗(hao)(hao)限制(zhi)的(de)yasa軸向磁(ci)通(tong)永磁(ci)同步電機(ji)轉矩公式：本(ben)發明在特(te)定(ding)損(sun)耗(hao)(hao)限制(zhi)約(yue)束(shu)下，提(ti)出了(le)yasa軸向磁(ci)通(tong)永磁(ci)同步電機(ji)的(de)轉矩公式，此(ci)公式用(yong)于表(biao)示特(te)定(ding)損(sun)耗(hao)(hao)約(yue)束(shu)下的(de)裂比(bi)-轉矩關(guan)系。

3、不同(tong)(tong)類(lei)別(bie)的(de)(de)損(sun)耗限制及其聯合約(yue)(yue)束(shu)條(tiao)件：本發明針對(dui)(dui)單獨銅(tong)損(sun)作用和同(tong)(tong)時考(kao)慮銅(tong)損(sun)、鐵損(sun)作用，分別(bie)提出了對(dui)(dui)應的(de)(de)兩種不同(tong)(tong)的(de)(de)約(yue)(yue)束(shu)條(tiao)件及其約(yue)(yue)束(shu)作用，即在不同(tong)(tong)的(de)(de)約(yue)(yue)束(shu)條(tiao)件下(xia)呈現出的(de)(de)不同(tong)(tong)的(de)(de)裂比-轉(zhuan)矩關(guan)系。

4、有效散(san)熱(re)(re)面選擇：本(ben)發明分別采用(yong)電(dian)機定子整體(ti)的(de)(de)(de)外側表(biao)面和環(huan)繞分立定子模塊(kuai)的(de)(de)(de)總側表(biao)面作為有效散(san)熱(re)(re)面進行散(san)熱(re)(re)功率的(de)(de)(de)計算，并以此為依據，來規(gui)定損(sun)耗約束的(de)(de)(de)上限的(de)(de)(de)具體(ti)數值，從(cong)而形(xing)成了對應的(de)(de)(de)不同散(san)熱(re)(re)模式。

5、不同設計參(can)數(shu)(shu)下的計算模型(xing)：本發(fa)明(ming)考慮了多種設計參(can)數(shu)(shu)對(dui)裂(lie)比(bi)-轉矩關(guan)(guan)系以及最優(you)裂(lie)比(bi)值的影(ying)響(xiang)(xiang)，如(ru)：氣隙長度、繞組端部、磁密比(bi)以及額定轉速等。針對(dui)不同設計參(can)數(shu)(shu)值的影(ying)響(xiang)(xiang)，對(dui)裂(lie)比(bi)-轉矩關(guan)(guan)系模型(xing)進行(xing)合理的調整。

6、不(bu)同(tong)定子(zi)槽形(xing)下的(de)計算(suan)模型：本(ben)發明對(dui)比(bi)了平(ping)行(xing)槽和梯形(xing)槽下的(de)裂(lie)比(bi)-轉矩關系(xi)。由于(yu)現有(you)電機(ji)模型主要采用(yong)兩邊平(ping)行(xing)的(de)定子(zi)槽，梯形(xing)槽僅在特定設計需求情(qing)況下才會被采用(yong)，其轉矩-裂(lie)比(bi)關系(xi)較平(ping)行(xing)槽有(you)著(zhu)較大的(de)區別。

7、通過本發明的(de)方法體系，可(ke)以得出(chu)特(te)定(ding)參數的(de)yasa軸向磁通永磁同步電(dian)機在特(te)定(ding)損耗限制下的(de)轉矩-裂(lie)(lie)比(bi)關(guan)系并計(ji)算(suan)出(chu)相應的(de)最優(you)裂(lie)(lie)比(bi)，對yasa軸向磁通永磁同步電(dian)機的(de)結構設計(ji)尤(you)其是裂(lie)(lie)比(bi)值的(de)選取具有重要的(de)參考意義。

8、本發明提(ti)出的(de)一種(zhong)永磁(ci)同(tong)步(bu)電機轉矩(ju)(ju)方(fang)程建(jian)模與參數優化方(fang)法，所述(shu)優化方(fang)法用于一種(zhong)yasa結構的(de)軸向磁(ci)通永磁(ci)同(tong)步(bu)電機轉矩(ju)(ju)計算(suan)與裂比(bi)優化，具體(ti)步(bu)驟如下:

9、(1)：計算電磁轉(zhuan)矩

10、單個導體在氣隙磁(ci)通下的有效長(chang)度為：

11、

12、其中(zhong)：l為單個導體在氣隙磁通(tong)下的有效長(chang)度，do和di分別(bie)是定子的外(wai)徑和內徑；

13、不考慮飽和、漏磁(ci)以及氣隙(xi)的影響，bg氣隙(xi)磁(ci)通(tong)密度(du)為(wei)：

14、

15、其中：bg為氣(qi)隙磁(ci)通密度(du)(du)，hm是永(yong)磁(ci)體的(de)厚度(du)(du)，g是氣(qi)隙長度(du)(du)，br是永(yong)磁(ci)體剩磁(ci)密度(du)(du)；在(zai)轉子上(shang)有p對極(ji)(ji)的(de)情況下，每極(ji)(ji)的(de)磁(ci)通基(ji)波幅值相應(ying)地表示為：

16、

17、其中：φpole為磁(ci)通(tong)基波幅值，π為圓周率(lv)，bg為氣(qi)隙磁(ci)通(tong)密度，sp表示(shi)單(dan)極的面積，通(tong)過下式(shi)計算：

18、

19、其(qi)中：sp表示單極的(de)面積，π為(wei)圓周率(lv)，do和(he)di分(fen)別是定子的(de)外徑和(he)內徑，p為(wei)極對數，λ為(wei)電機的(de)裂(lie)比，其(qi)定義為(wei)：

20、

21、其中(zhong)：do和(he)(he)di分別(bie)是定子的外(wai)徑(jing)(jing)和(he)(he)內徑(jing)(jing)；每相磁鏈(lian)的幅值為：

22、ψphase＝kpφpolenw#(6)

23、其(qi)中(zhong)：ψphase為(wei)每相(xiang)磁(ci)(ci)鏈，kp是(shi)線圈的節距(ju)因數(shu)，φpole為(wei)磁(ci)(ci)通基波幅(fu)值，nw是(shi)單相(xiang)的匝數(shu)；

24、根據電磁感應(ying)定律，單相(xiang)感應(ying)出的反電勢(shi)的幅值為：

25、

26、

27、其中：e為反電勢(shi)的(de)幅值，kd是繞組的(de)分布因子，p為極對數(shu)，ω是轉速(su)，ψphase為每相磁(ci)(ci)鏈；根據機械功(gong)率和電功(gong)率之間(jian)的(de)關系，電磁(ci)(ci)轉矩通過為：

28、

29、其中：t是(shi)電磁(ci)轉矩(ju)，m是(shi)相(xiang)數，i是(shi)正弦相(xiang)電流的(de)振幅(fu)，nw是(shi)每相(xiang)繞(rao)組匝數，bg為氣隙磁(ci)通密度(du)，do是(shi)定子(zi)的(de)外徑，λ為裂(lie)比，kw是(shi)繞(rao)組因數，定義為：

30、kw＝kdkp#(9)

31、其(qi)中：kd為繞組分布系數，kp為繞組的節距因數；

32、(2)：損耗計算與功率轉(zhuan)化

33、對(dui)于配備m相集中(zhong)繞組的yasa軸向磁(ci)通永(yong)磁(ci)同步電(dian)機，銅損(sun)表示為：

34、

35、其(qi)中(zhong)(zhong)：pcu為銅損，ρcu是(shi)(shi)(shi)銅材料(liao)的(de)電(dian)阻率，z是(shi)(shi)(shi)電(dian)機(ji)(ji)定子(zi)中(zhong)(zhong)槽的(de)數量，其(qi)在數值上等(deng)于(yu)集中(zhong)(zhong)繞組(zu)定子(zi)的(de)線(xian)圈(quan)數，irms為電(dian)機(ji)(ji)線(xian)電(dian)流(liu)的(de)有(you)效值，ncoil是(shi)(shi)(shi)每個線(xian)圈(quan)的(de)匝數，acond為單根導體(ti)的(de)橫截面(mian)積；在確定的(de)材料(liao)和結構參數下(xia)，電(dian)流(liu)幅值是(shi)(shi)(shi)銅耗的(de)決定因(yin)素；對于(yu)yasa軸向磁通永磁同(tong)步電(dian)機(ji)(ji)，定子(zi)槽內單根導體(ti)的(de)橫截面(mian)積，通過下(xia)式(shi)計算：

36、

37、其中：acond為單(dan)根導體的(de)橫截面積(ji)，acoil是(shi)線圈的(de)橫截面積(ji)，kcoil是(shi)定子槽滿率，ncoil是(shi)單(dan)個線圈的(de)匝(za)數；因此，銅(tong)損pcu表示(shi)為：

38、

39、其中：pcu為(wei)銅損，z為(wei)定子槽數，i是(shi)正弦相電流的(de)(de)(de)(de)幅(fu)值，ρcu是(shi)銅材料的(de)(de)(de)(de)電阻率，ncoil是(shi)單(dan)個(ge)線(xian)(xian)圈(quan)的(de)(de)(de)(de)匝數，l為(wei)單(dan)個(ge)線(xian)(xian)圈(quan)匝數，acoil是(shi)線(xian)(xian)圈(quan)的(de)(de)(de)(de)橫(heng)截面積，kcoil是(shi)定子槽滿(man)率，do和di分別是(shi)定子的(de)(de)(de)(de)外徑和內徑，λ為(wei)電機的(de)(de)(de)(de)裂比；

40、將銅損表(biao)達式(shi)代入(ru)(8)式(shi)，得(de)到(dao)電磁(ci)轉矩表(biao)達式(shi)：

41、

42、其中：t是(shi)(shi)(shi)(shi)電磁轉矩，m是(shi)(shi)(shi)(shi)相(xiang)數，nw是(shi)(shi)(shi)(shi)每相(xiang)繞組匝(za)數，b為(wei)氣隙磁密，do是(shi)(shi)(shi)(shi)定(ding)子(zi)的(de)(de)外徑，λ為(wei)電機的(de)(de)裂(lie)比，pcu為(wei)銅(tong)損(sun)，acoil是(shi)(shi)(shi)(shi)線圈的(de)(de)橫(heng)截面積，kcoil是(shi)(shi)(shi)(shi)定(ding)子(zi)槽滿(man)率(lv)(lv)，ρcu是(shi)(shi)(shi)(shi)銅(tong)材(cai)料的(de)(de)電阻率(lv)(lv)，ncoil是(shi)(shi)(shi)(shi)單個線圈的(de)(de)匝(za)數，do是(shi)(shi)(shi)(shi)定(ding)子(zi)的(de)(de)外徑，z為(wei)定(ding)子(zi)槽數；

43、(3)：選取散熱表面計算其最大許可損(sun)耗

44、與(yu)徑向(xiang)磁(ci)(ci)(ci)通(tong)電(dian)機相同，假定(ding)yasa軸向(xiang)磁(ci)(ci)(ci)通(tong)永磁(ci)(ci)(ci)同步電(dian)機幾乎所有的(de)熱量(liang)都是從定(ding)子外表面散發(fa)的(de)，其(qi)散熱功率(lv)可以確定(ding)電(dian)磁(ci)(ci)(ci)損耗的(de)功率(lv)；散熱模型分為整(zheng)體(ti)散熱模型(a)或分立(li)式散熱模型(b),結合定(ding)子硅(gui)鋼材料的(de)導熱系數，溫度(du)限制下(xia)最(zui)大(da)允(yun)許電(dian)磁(ci)(ci)(ci)損耗與(yu)尺寸之間(jian)的(de)關(guan)系寫成：

45、plimit＝hvmπdola#(14)

46、其中：plimit是(shi)最大(da)允(yun)許電磁(ci)損耗，h是(shi)傳熱系數，vm是(shi)在一定(ding)絕緣條(tiao)件下的(de)(de)最高允(yun)許溫(wen)度(du)，π是(shi)圓周率(lv)，do是(shi)定(ding)子的(de)(de)外徑(jing)，la是(shi)機器的(de)(de)軸向長度(du)；從式(14)看出，徑(jing)向磁(ci)通電機的(de)(de)散熱表面主要由側(ce)表面區域(yu)組成；

47、當使用(yong)機(ji)器外(wai)表面散熱時，有(you)效散熱表面是整個定(ding)子的(de)(de)(de)外(wai)側面面積；根(gen)據(ju)式(9)，對于所確定(ding)的(de)(de)(de)定(ding)子外(wai)徑，存(cun)在恒定(ding)的(de)(de)(de)銅損極限，即將最(zui)大允許電磁損耗plimit的(de)(de)(de)值代入為銅損值；電磁轉矩(ju)和電機(ji)的(de)(de)(de)裂比之間的(de)(de)(de)關(guan)系(xi)簡化為：

48、

49、其中：t是電磁(ci)轉矩，λ為電機的裂比；

50、(4)：計算(suan)最佳(jia)分裂比

51、通過對(dui)扭矩方程進行(xing)微(wei)分，獲得與最大輸(shu)出(chu)扭矩的(de)分配(pei)(pei)比相對(dui)應(ying)的(de)最佳(jia)分配(pei)(pei)比：

52、

53、其中：t是電(dian)磁轉矩，λ為電(dian)機的裂(lie)比(bi)。

54、本(ben)發明(ming)中，步驟(3)中的整體散(san)熱模型(a)的計算如下：

55、大多數軸向(xiang)磁通(tong)電機配備的(de)平行定子槽在所有徑(jing)向(xiang)位置都具有相同(tong)的(de)橫截(jie)(jie)面(mian)積(ji)(ji)和電流密度；對(dui)于梯(ti)形槽，槽的(de)橫截(jie)(jie)面(mian)積(ji)(ji)隨著到軸的(de)徑(jing)向(xiang)距離的(de)增(zeng)(zeng)加而增(zeng)(zeng)加；最小截(jie)(jie)面(mian)積(ji)(ji)存在于定子槽的(de)內端，線(xian)圈(quan)的(de)橫截(jie)(jie)面(mian)積(ji)(ji)表示為：

56、

57、其中：acoil為線(xian)圈的(de)橫(heng)(heng)截(jie)面積(ji)，do是定子的(de)外徑，hc為線(xian)圈的(de)橫(heng)(heng)截(jie)面的(de)軸向長(chang)度，λ為電機(ji)的(de)裂比(bi)，θslot為槽的(de)跨度角；在可變線(xian)圈截(jie)面積(ji)下，銅損為：

58、

59、其中(zhong)：pcu為(wei)銅(tong)損(sun)，i是(shi)正(zheng)弦(xian)相電(dian)流的(de)(de)(de)幅值(zhi)，z為(wei)定子槽數，ρcu是(shi)銅(tong)材料的(de)(de)(de)電(dian)阻率，ncoil是(shi)單個線圈的(de)(de)(de)匝數，acoil是(shi)線圈的(de)(de)(de)橫(heng)(heng)截面(mian)積(ji)，kcoil是(shi)定子槽滿率，do是(shi)定子的(de)(de)(de)外徑，λ為(wei)電(dian)機的(de)(de)(de)裂比，hc為(wei)線圈的(de)(de)(de)橫(heng)(heng)截面(mian)的(de)(de)(de)軸向長度，θslot為(wei)槽的(de)(de)(de)跨度角；因此，梯形槽中(zhong)線橫(heng)(heng)截面(mian)積(ji)的(de)(de)(de)變(bian)化(hua)改變(bian)了(le)電(dian)磁轉矩的(de)(de)(de)表達式，該表達式變(bian)為(wei)：

60、

61、其中：t是(shi)(shi)電磁(ci)轉矩，m是(shi)(shi)相(xiang)(xiang)數(shu)，i是(shi)(shi)正弦相(xiang)(xiang)電流(liu)的振幅，nw是(shi)(shi)每相(xiang)(xiang)繞組匝數(shu)，bg為(wei)氣隙磁(ci)通密度(du)，do是(shi)(shi)定(ding)子(zi)的外徑，λ為(wei)裂比，kw是(shi)(shi)繞組因數(shu)，pcu為(wei)銅(tong)損，kcoil是(shi)(shi)定(ding)子(zi)槽(cao)滿(man)率(lv)，hc為(wei)線圈(quan)的橫截(jie)面的軸向長度(du)，θslot為(wei)槽(cao)的跨度(du)角，ρcu是(shi)(shi)銅(tong)材料的電阻率(lv)，z為(wei)定(ding)子(zi)槽(cao)數(shu)。

62、本發(fa)明中，步驟(3)中的(de)分立式散熱模型(b)的(de)計(ji)算如下(xia)：

63、yasa結(jie)構使得定(ding)(ding)子(zi)極(ji)靴與(yu)永磁體平齊，從而(er)使定(ding)(ding)子(zi)內(nei)部的(de)磁通密度相(xiang)對均勻，并隨著(zhu)分流比的(de)變(bian)化而(er)保持相(xiang)對恒定(ding)(ding)；相(xiang)應地，使用兩項鐵(tie)耗模型來描述分立(li)定(ding)(ding)子(zi)鐵(tie)芯的(de)鐵(tie)損，定(ding)(ding)義為：

64、

65、其(qi)中(zhong)：wfe為單位重量的定子鐵芯的鐵損功率，kh和ke分別表示鐵磁材(cai)料的磁滯系(xi)(xi)數和渦(wo)流系(xi)(xi)數，f是(shi)磁通的交流頻率，bfe是(shi)定子鐵心中(zhong)的磁通密度；

66、考慮到轉子(zi)(zi)(zi)背鐵(tie)的(de)磁通(tong)密度相對恒定(ding)，其鐵(tie)損(sun)忽略不計，因此yasa電機的(de)鐵(tie)損(sun)主要由定(ding)子(zi)(zi)(zi)產生；定(ding)子(zi)(zi)(zi)鐵(tie)損(sun)功率通(tong)過下式表示：

67、pfe＝wfemfe＝wfeafelaρfe#(21)

68、其中(zhong)：pfe為定子(zi)鐵(tie)芯的(de)(de)鐵(tie)損功率(lv)，wfe為單位(wei)重(zhong)量的(de)(de)定子(zi)鐵(tie)芯的(de)(de)鐵(tie)損功率(lv)，mfe為定子(zi)鐵(tie)心的(de)(de)重(zhong)量，afe為定子(zi)鐵(tie)心橫截面(mian)積，la是定子(zi)的(de)(de)軸向疊壓長度，ρfe表示(shi)定子(zi)鐵(tie)心的(de)(de)質量密度；定子(zi)橫截面(mian)面(mian)積隨裂比變(bian)化(hua)，通(tong)過以(yi)下公式近似(si)計(ji)算：

69、

70、其中(zhong)：afe為(wei)(wei)定(ding)子鐵(tie)心(xin)橫(heng)截面積，π為(wei)(wei)圓周率，do和di分別是定(ding)子的內徑(jing)(jing)和外徑(jing)(jing)，wslot為(wei)(wei)定(ding)子槽寬度，l為(wei)(wei)定(ding)子槽徑(jing)(jing)向長(chang)度，λ為(wei)(wei)電機的裂比；因此(ci)，將鐵(tie)損(sun)(sun)(sun)考慮進(jin)電磁(ci)損(sun)(sun)(sun)耗限制時，最大銅(tong)損(sun)(sun)(sun)限值(zhi)由(you)鐵(tie)損(sun)(sun)(sun)和最大允許電磁(ci)損(sun)(sun)(sun)耗共(gong)同決(jue)定(ding)：

71、pcu＝plimit-pfe

72、＝plimit-wfeafelaρfe#(23)

73、其(qi)中：pcu為定子(zi)最(zui)大銅(tong)損(sun)限值，plimit為最(zui)大允(yun)許電磁損(sun)耗，pfe為定子(zi)鐵損(sun)，wfe為單位重(zhong)量(liang)的(de)(de)定子(zi)鐵芯的(de)(de)鐵損(sun)功(gong)率(lv)，mfe為定子(zi)鐵心(xin)(xin)的(de)(de)重(zhong)量(liang)，afe為定子(zi)鐵心(xin)(xin)橫(heng)截面積，la是定子(zi)的(de)(de)軸向疊壓長度，ρfe表(biao)示定子(zi)鐵心(xin)(xin)的(de)(de)質量(liang)密度；輸(shu)出轉矩進(jin)一步表(biao)示為：

74、

75、其中：t是(shi)(shi)(shi)(shi)電(dian)磁轉(zhuan)矩(ju)，m為(wei)(wei)相數，b為(wei)(wei)氣隙(xi)磁密，do是(shi)(shi)(shi)(shi)定子(zi)的(de)(de)(de)外(wai)徑，do是(shi)(shi)(shi)(shi)定子(zi)的(de)(de)(de)外(wai)徑，acoil是(shi)(shi)(shi)(shi)線圈(quan)的(de)(de)(de)橫截面積，kcoil是(shi)(shi)(shi)(shi)定子(zi)槽滿(man)率(lv)，ρcu是(shi)(shi)(shi)(shi)銅材料的(de)(de)(de)電(dian)阻率(lv)，λ為(wei)(wei)電(dian)機(ji)的(de)(de)(de)裂比，z是(shi)(shi)(shi)(shi)定子(zi)槽的(de)(de)(de)數量(liang)(liang)，plimit為(wei)(wei)最大允許電(dian)磁損耗，wfe為(wei)(wei)單位重量(liang)(liang)的(de)(de)(de)定子(zi)鐵(tie)芯的(de)(de)(de)鐵(tie)損功率(lv)，afe為(wei)(wei)定子(zi)鐵(tie)心(xin)橫截面積，la是(shi)(shi)(shi)(shi)定子(zi)的(de)(de)(de)軸向疊壓長度，ρfe表示定子(zi)鐵(tie)心(xin)的(de)(de)(de)質量(liang)(liang)密度。

76、本發明的(de)有益效(xiao)果在(zai)于(yu)：

77、1.全面考慮損(sun)耗(hao)限制(zhi)(zhi)：與其(qi)他發明(ming)相比，本發明(ming)引(yin)入了(le)鐵損(sun)的考慮，并提出(chu)了(le)在特定損(sun)耗(hao)限制(zhi)(zhi)下(xia)的轉矩公(gong)式，使得(de)電機性能的評估更加全面和準(zhun)確(que)。

78、2.不(bu)同(tong)的有效散(san)熱面(mian)選(xuan)擇：通過選(xuan)擇電機定子整體的外側表面(mian)和(he)環繞分立定子模塊(kuai)的總側表面(mian)作為(wei)有效散(san)熱面(mian)，本發明(ming)提供(gong)了更(geng)實(shi)用的散(san)熱模式(shi)，為(wei)不(bu)同(tong)散(san)熱條件的電機設計提供(gong)參考。

79、3.多參數(shu)影響綜合(he)考慮：本發明充分考慮了多種設計參數(shu)對(dui)裂比(bi)(bi)-轉矩關系的影響，如氣(qi)隙(xi)長度、繞組端部(bu)、磁密(mi)比(bi)(bi)等。這使(shi)得電機裂比(bi)(bi)值選取更加(jia)合(he)理，能夠更好地適應不同特殊設計下的需求(qiu)。

80、綜合而言，這些(xie)特點使得(de)本發(fa)明在(zai)提(ti)高(gao)電機(ji)性能、靈活性和效(xiao)率方面相(xiang)對其他發(fa)明更具優越性，為(wei)軸向磁通永磁同步電機(ji)的設計提(ti)供了更全面的指導。