本发明专利技术涉及电气技术领域，公开一种双定子电机设计方法、装置、电子设备及存储介质。该方法包括：确定电机设计中的待优化变量，建立优化目标函数，所述待优化变量包括转矩脉动、总材料成本和热负荷通量；确定电机边界条件和待优化参数的种类；使用优化算法设置所述待优化参数的收敛条件，计算电机线电压、输出转矩及磁密参数，得到计算结果，根据所述计算结果，确定各所述待优化参数的取值；判断所述待优化参数的取值是否满足设计要求，若满足，结束设计流程，若不满足返回确定电机边界条件和电机优化参数的种类的步骤。本发明专利技术实施例合理构建电机优化目标函数，在保证电机性能的基础上降低电机优化工作量，提高电机功率密度，降低电机成本。成本。成本。
【技术实现步骤摘要】
双定子电机设计方法、装置、电子设备及存储介质
[0001]本专利技术涉及电气
，尤其是一种双定子电机设计方法、装置、电子设备及存储介质。
技术介绍
[0002]现有技术广泛采用内置式永磁同步电机作为主要动力来源，这类电机具有运行效率高，功率密度高等优点，但需要大量使用昂贵的稀土材料，且永磁体内置式的转子不可避免的会产生漏磁现象，导致永磁体利用率低。
[0003]具有双定子励磁结构的磁场调制型永磁同步电机，一方面通过内外双定子励磁，减少了转子永磁体漏磁，增加了永磁体利用率；另一方面利用基波及其低次谐波工作，增强了电机输出转矩的能力，减少了永磁体用量，具有功率密度高、材料成本低的优点，但内外定子联合励磁导致中间位置的永磁体受到内外绕组两个热源的影响，热退磁风险增大。电机优化时一般将电机散热条件作为优化的边界条件，或者电机校核标准。由于双定子电机的拓扑结构较常规电机复杂，其优化难度也更大。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的是提供一种双定子电机设计方法、装置、电子设备及存储介质，旨在保证电机性能的基础上降低电机优化工作量。
[0005]第一方面，提供一种双定子电机设计方法，包括：
[0006]确定电机设计中的待优化变量，建立优化目标函数，所述待优化变量包括转矩脉动、总材料成本和热负荷通量；
[0007]确定电机边界条件和待优化参数的种类；
[0008]使用优化算法设置所述待优化参数的收敛条件，计算电机线电压、输出转矩及磁密参数，得到计算结果，根据所述计算结果，确定各所述待优化参数的取值；
[0009]判断所述待优化参数的取值是否满足设计要求，若满足，结束设计流程，若不满足返回确定电机边界条件和电机优化参数的种类的步骤。
[0010]在一些实施例中，所述优化目标函数为：
[0011]OPT＝a1·
T
em
+a2·
T
rip
+a3·
C+a4·
HF
os
+a5·
HF
is
，
[0012]其中，OPT为优化目标参数，T
em
为电机输出电磁转矩，T
rip
为转矩脉动，C为总材料成本，HF
os
为外定子单侧的热负荷通量，HF
is
为内定子单侧的热负荷通量，a1,a2,a3,a4,a5均为权重参数，a1+a2+a3+a4+a5＝1。
[0013]在一些实施例中，所述转矩脉动的计算公式为：
[0014][0015]其中，T
x
为单个转矩点的转矩，T
avg
为平均转矩，T
max
为转矩最大值，T
min
为转矩最小值，i为转矩点个数；
[0016]所述总材料成本的计算公式为：
[0017]C＝C
pm
+C
Cu
+C
Fe
，
[0018][0019][0020]C
Fe
＝P
Fe
·
D
OSO
·
L，
[0021]其中，C
pm
为永磁体成本，C
Cu
为铜线成本，C
Fe
为铁芯成本，V
pmj
为第j块永磁体的最大体积，P
pmj
为第j块永磁体的体积单价，n1为永磁体数量，G
Cu
为铜线重量，b
l
为第l种线规的并绕根数，P
l
为第l种线规的重量单价，b
p
为并绕根数，n2为铜线数量，P
Fe
为铁芯质量单价，D
OSO
为外定子外径，L为铁芯长度；
[0022]所述热负荷通量的计算公式为：
[0023][0024][0025]其中，A
os
为外定子的线负荷，J
os
为外定子的电流密度，f
osm
为外定子第m次谐波的频率，B
osm
为外定子的第m次谐波对应的气隙磁密，S为外定子与外部接触的散热面积，n3为外定子的谐波数量，A
is
为内定子的线负荷，J
is
为内定子的电流密度，f
ism
为内定子第m次谐波的频率，B
ism
为内定子的第m次谐波对应的气隙磁密，S为内定子与外部接触的散热面积，n4为内定子的谐波数量。
[0026]在一些实施例中，所述电机边界条件包括外定子外径、内定子外径、铁芯长度、母线电压限值、最大输入电流有效值、电机转速、电机输出转矩和磁密阈值。
[0027]在一些实施例中，所述最大输入电流有效值等于内定子最大电流有效值和外定子最大电流有效值之和。
[0028]在一些实施例中，所述电机优化变量包括定子内径、定子轭部宽度，定子槽深、定子槽口宽、定子槽肩宽、气隙长度、定子绕组并绕根数、定子绕组匝数、定子绕组电流有效值、定子水道槽开口宽、水道槽深度、水道槽角度。
[0029]在一些实施例中，所述计算电机线电压、输出转矩及磁密参数，包括：采用有限元法或磁路法计算电机线电压、输出转矩及磁密参数。
[0030]第二方面，提供一种双定子电机设计装置，其所述装置包括：
[0031]函数建立模块，用于确定电机设计中的待优化变量，建立优化目标函数，待优化变量包括转矩脉动、总材料成本和热负荷通量；
[0032]确定模块，用于确定电机边界条件和待优化参数的种类；
[0033]计算模块，用于使用优化算法设置待优化参数的收敛条件，计算电机线电压、输出转矩及磁密参数，得到计算结果，根据计算结果，确定各待优化参数的取值；
[0034]判断模块，用于判断待优化参数的取值是否满足设计要求，若满足，结束设计流程，若不满足返回确定电机边界条件和电机优化参数的种类的步骤。
[0035]第三方面，提供一种电子设备，所述电子设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面所述的双定子电机设计方法。
[0036]第四方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述的双定子电机设计方法。
[0037]本专利技术的有益效果：分别调整电机内外定子冲片参数、内外绕组参数，实现电机电磁转矩的分配，同时，这些参数的改变会影响电机损耗，影响电机发热，因此可通过调整内外定子电机参数，在满足电机电磁性能要求、经济性要求的基础上，使电机发热量最小，将内外定子直径、槽参数、水道参数、磁密、气隙长度、磁钢最大外形尺寸、磁钢优化尺寸、绕组匝数、并绕根数、输入电流等参数作为优化参数，以电机散热参数、转矩、转矩脉动、电机成本作为优化目标，合理构建电机优化目标函数，可本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种双定子电机设计方法，其特征在于，包括：确定电机设计中的待优化变量，建立优化目标函数，所述待优化变量包括转矩脉动、总材料成本和热负荷通量；确定电机边界条件和待优化参数的种类；使用优化算法设置所述待优化参数的收敛条件，计算电机线电压、输出转矩及磁密参数，得到计算结果，根据所述计算结果，确定各所述待优化参数的取值；判断所述待优化参数的取值是否满足设计要求，若满足，结束设计流程，若不满足返回确定电机边界条件和电机优化参数的种类的步骤。2.根据权利要求1所述的双定子电机设计方法，其特征在于，所述优化目标函数为：OPT＝a1·
T
em
+a2·
T
rip
+a3·
C+a4·
HF
os
+a5·
HF
is
，其中，OPT为优化目标参数，T
em
为电机输出电磁转矩，T
rip
为转矩脉动，C为总材料成本，HF
os
为外定子单侧的热负荷通量，HF
is
为内定子单侧的热负荷通量，a1,a2,a3,a4,a5均为权重参数，a1+a2+a3+a4+a5＝1。3.根据权利要求2所述的双定子电机设计方法，其特征在于，所述转矩脉动的计算公式为：其中，T
x
为单个转矩点的转矩，T
avg
为平均转矩，T
max
为转矩最大值，T
min
为转矩最小值，i为转矩点个数；所述总材料成本的计算公式为：C＝C
pm
+C
Cu
+C
Fe
，，C
Fe
＝P
Fe
·
D
OSO
·
L，其中，C
pm
为永磁体成本，C
Cu
为铜线成本，C
Fe
为铁芯成本，V
pmj
为第j块永磁体的最大体积，P
pmj
为第j块永磁体的体积单价，n1为永磁体数量，G
Cu
为铜线重量，b
l
为第l种线规的并绕根数，P
l
为第l种线规的重量单价，b
p
为并绕根数，n2为铜线数量，P
Fe
为...
【专利技术属性】
技术研发人员：解文龙，田韶鹏，杨树进，
申请(专利权)人：佛山仙湖实验室，
类型：发明
国别省市：
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