CN112182884A - 电机设计方法、装置、电子设备和计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种电机设计方法、装置、电子设备和计算机可读存储介质，其中，该方法包括：根据组合电机模型中的永磁同步电机模型的第一设计参数进行计算，以确定出永磁同步电机模型的第一性能参数；根据第一设计参数确定出组合电机模型中的同步磁阻电机模型的第二设计参数；根据第二设计参数进行计算，以确定出同步磁阻电机模型的第二性能参数；根据第一设计参数、第二设计参数以及初始组合比例系数，计算得到组合电机模型的第三设计参数；根据第三设计参数、第一性能参数和第二性能参数进行计算，以得到组合电机模型的第三性能参数；根据第三性能参数对初始组合比例系数进行调整，以确定出目标电机设计参数。

Description

电机设计方法、装置、电子设备和计算机可读存储介质

技术领域

本申请涉及电机设计技术领域，具体而言，涉及一种电机设计方法、装置、电子设备和计算机可读存储介质。

背景技术

永磁同步电机以永磁体提供励磁，使电动机结构较为简单，提高了电动机运行的可靠性；又因无需励磁电流，没有励磁损耗，提高了电动机的效率和功率密度。而同步磁阻电机是一种遵循磁阻最小路径闭合原理，通过转子在不同位置引起的磁阻变化产生磁拉力(即磁阻转矩)驱动电动机旋转的新型的交流电动机，其结构简单。但是随着电机需求的改变，目前的永磁同步电机和同步磁阻电机不能满足电机的需求。

发明内容

本申请的目的在于提供一种电机设计方法、装置、电子设备和计算机可读存储介质，能够解决现有的永磁同步电机和同步磁阻电机不能满足电机的需求的问题。

第一方面，本发明实施例提供一种电机设计方法，包括：

根据组合电机模型中的永磁同步电机模型的第一设计参数进行计算，以确定出所述永磁同步电机模型的第一性能参数；

根据所述第一设计参数确定出所述组合电机模型中的同步磁阻电机模型的第二设计参数；

根据所述第二设计参数进行计算，以确定出所述同步磁阻电机模型的第二性能参数；

根据所述第一设计参数、所述第二设计参数以及初始组合比例系数，计算得到所述组合电机模型的第三设计参数；

根据所述第三设计参数、所述第一性能参数和所述第二性能参数进行计算，以得到所述组合电机模型的第三性能参数；

根据所述第三性能参数对所述初始组合比例系数进行调整，以确定出目标电机设计参数。

在可选的实施方式中，所述第一设计参数包括第一转子铁心长度，所述第二设计参数包括第二转子铁心长度，所述第二性能参数包括第二输出转矩，所述根据所述第一设计参数、所述第二设计参数以及初始组合比例系数，计算得到所述组合电机模型的第三设计参数，包括：

根据所述第一转子铁心长度、第二输出转矩以及预设的组合电机模型输出转矩对所述第二转子铁心长度进行更新，以得到更新的第二转子铁心长度。

在本实施方式中，通过第二转子铁心长度进行更新计算，从而可以使调整同步磁阻电机的叠长不同于永磁同步电动机的叠长，使得同步磁阻电机与永磁同步电动机的转矩基本一样。

根据所述第一转子铁心长度、所述更新的第二转子铁心长度以及所述初始组合比例系数计算所述第三设计参数。

在可选的实施方式中，所述根据所述第一转子铁心长度、第二输出转矩以及预设的组合电机模型输出转矩对所述第二转子铁心长度进行更新，以得到更新的第二转子铁心长度，通过以下公式实现：

其中，L₂表示所述更新的第二转子铁心长度；L₁表示所述第一转子铁心长度；T表示所述预设的组合电机模型输出转矩；T₂'表示第二输出转矩。

在可选的实施方式中，所述根据所述第三性能参数对所述初始组合比例系数进行调整，以确定出目标电机设计参数，包括：

判断所述第三性能参数中的各项性能参数是否在对应参数的预设限定范围内；

若所述第三性能参数中的各项性能参数中存在性能参数未在对应参数的预设限定范围内，则调整所述组合比例系数，以确定出目标电机设计参数。

在本实施方式中，通过适应性调整组合比例系数，从而使第三性能参数中的各项性能参数在对应参数的预设限定范围内，使设计出的电机能够满足电机性能上的要求。

在可选的实施方式中，所述第三性能参数包括：第三效率、第三功率因数、第三最高超速倍数，所述调整所述组合比例系数包括：

若所述第三效率高于效率预设限定范围的最大值，则将所述组合比例系数减小；

若所述第三效率小于效率预设限定范围的最小值，则将所述组合比例系数增大；

若所述第三功率因数高于功率因数预设限定范围的最大值，则将所述组合比例系数减小；

若所述第三功率因数小于功率因数预设限定范围的最小值，则将所述组合比例系数增大；

若所述第三最高超速倍数高于倍数预设限定范围的最大值，则将所述组合比例系数增大；

若所述第三最高超速倍数小于倍数预设限定范围的最小值，则将所述组合比例系数减小。

在本实施方式中，基于组合比例系数的调整，从而使设计出的电机的效率、功率因数、最高超速倍数等参数能够在限定范围内，以提高设计出的电机的性能。

在可选的实施方式中，所述根据所述第三设计参数、所述第一性能参数和所述第二性能参数进行计算，以得到所述组合电机模型的第三性能参数，包括：

根据所述第三设计参数、所述第一性能参数和所述第二性能参数计算所述组合电机模型的第三输出转矩、第三相电阻、第三直轴同步电抗、第三交轴同步电抗、第三电压相量的直轴分量、第三电压相量的交轴分量、第三效率、第三功率因数、第三最高超速倍数、第三最高超速倍数下的功率因数、第三最高超速倍数下的效率。

在可选的实施方式中，所述组合电机模型的第三输出转矩、第三相电阻、第三直轴同步电抗、第三交轴同步电抗、第三电压相量的直轴分量、第三电压相量的交轴分量通过以下公式表示：

所述组合电机模型的第三输出转矩表示为：

T_z＝kT₁+(1-k)T₂；

所述组合电机模型的第三相电阻表示为：

所述组合电机模型的第三直轴同步电抗表示为：

X_dz＝kX_d1+(1-k)X_d2；

所述组合电机模型的第三交轴同步电抗表示为：

X_qz＝kX_q1+(1-k)X_q2；

所述组合电机模型的第三电压相量直轴分量表示为：

U_dz＝k(U_d1-I_d1R₁)+(1-k)(U_d2-I_d1R₂)+I_d1R_z；

所述组合电机模型的第三电压相量交轴分量表示为：

U_qz＝k(U_q1-I_q1R₁)+(1-k)(U_q2-I_q1R₂)+I_q1R_z；

其中，k表示所述组合比例系数；T₁表示所述永磁同步电机模型的第一性能参数中的第一输出转矩；T₂表示所述同步磁阻电机模型的第二性能参数中的第二输出转矩；L_s1表示所述永磁同步电机模型的第一设计参数中的第一定子铁心长度；L_e表示所述永磁同步电机模型的第一设计参数中的第一绕组端部长度；L_sz表示所述组合电机模型的第三设计参数中的第三定子铁心长度；R₁表示所述永磁同步电机模型的第一设计参数中的第一相电阻；R₂表示所述同步磁阻电机模型的第二设计参数中的第二相电阻；X_d1表示所述永磁同步电机模型的第一设计参数中的第一直轴同步电抗；X_q1表示所述永磁同步电机模型的第一设计参数中的第一交轴同步电抗；X_d2表示所述同步磁阻电机模型的第二设计参数中的第二直轴同步电抗；X_q2表示所述同步磁阻电机模型的第二设计参数中的第二交轴同步电抗；I_d1表示所述永磁同步电机模型的第一性能参数中的第一电流相量的直轴分量；I_q1表示所述永磁同步电机模型的第一性能参数中的第一电流相量的交轴分量；U_d1表示永磁同步电机模型的第一性能参数中的第一电压相量的直轴分量；U_q1表示永磁同步电机模型的第一性能参数中的第一电压相量的交轴分量；U_d2表示同步磁阻电机模型的第二性能参数中的第二电压相量的直轴分量；U_q2表示同步磁阻电机模型的第二性能参数中的第二电压相量的交轴分量。

在可选的实施方式中，所述根据所述第三设计参数、所述第一性能参数和所述第二性能参数计算所述组合电机模型的最高超速倍数，包括：

确定出所述组合电机模型的超速倍数、所述组合电机模型在超速下电压相量的直轴分量、所述组合电机模型在超速下电压相量的交轴分量的关系表达式：

设所述组合电机模型的超速倍数为k_nz，所述组合电机模型在超速下电压相量的直轴分量表示为：

U_dz′＝k_nz(U_dz-I_d1R_z)+I_d1R_z；

所述组合电机模型在超速下电压相量的交轴分量为：

U_qz′＝k_nz(U_qz-I_q1R_z)+I_q1R_z；

所述组合电机模型在超速下电压有效值为：

其中，U_dz表示组合电机模型的第三性能参数中的第三电压相量的直轴分量；I_d1表示所述永磁同步电机模型的第一性能参数中的第一电流相量的直轴分量；R_z表示所述组合电机模型的第三性能参数中的第三相电阻；U_qz表示所述组合电机模型的第三性能参数中的第三电压相量的交轴分量；I_q1表示所述永磁同步电机模型的第一性能参数中的第一电流相量的交轴分量；

若所述组合电机模型在超速下电压有效值，与所述组合电机模型的最高相电压有效值的差值大于预设值，则调整所述超速倍数的当前值；

若所述组合电机模型在超速下电压有效值，与所述组合电机模型的最高相电压有效值的差值小于或等于预设值，则将所述超速倍数的当前值确定为所述组合电机模型的最高超速倍数。

在本实施方式中，基于最高相电压有效值适应性调整超速倍数，从而得到最高超速倍数，从而使确定出的最高超速倍数能够满足设计初衷的需求。

第二方面，本发明实施例提供一种电机设计装置，包括：

第一计算模块，用于根据组合电机模型中的永磁同步电机模型的第一设计参数进行计算，以确定出所述永磁同步电机模型的第一性能参数；

确定模块，用于根据所述第一设计参数确定出所述组合电机模型中的同步磁阻电机模型的第二设计参数；

第二计算模块，用于根据所述第二设计参数进行计算，以确定出所述同步磁阻电机模型的第二性能参数；

第三计算模块，用于根据所述第一设计参数、所述第二设计参数以及初始组合比例系数，计算得到所述组合电机模型的第三设计参数；

第四计算模块，用于根据所述第三设计参数、所述第一性能参数和所述第二性能参数进行计算，以得到所述组合电机模型的第三性能参数；

调整模块，用于根据所述第三性能参数对所述初始组合比例系数进行调整，以确定出目标电机设计参数。

第三方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括：处理器、存储器，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，所述机器可读指令被所述处理器执行时执行如前述实施方式任一所述的方法的步骤。

第四方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行如前述实施方式任一所述的方法的步骤。

在本申请实施例的电机设计方法、装置、电子设备和计算机可读存储介质中，通过先对永磁同步电机模型和同步磁阻电机模型的性能参数计算，可以为设计组合电机提供数据基础，从而可以使用确定出的组合电机具有永磁同步电机和同步磁阻电机的优点，使设计出的组合电机的性能相对更高，以适应更多场景下的电机的需求。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的电子设备的方框示意图。

图2为本申请实施例提供的电机设计方法的流程图。

图3为本申请实施例提供的电机设计方法得到组合电机的示意图。

图4为本申请实施例提供的永磁同步电机模型的相量示意图。

图5为本申请实施例提供的同步磁阻电机模型的相量示意图。

图6为本申请实施例提供的轴向组合电机的相量示意图。

图7为本申请实施例提供的电机设计装置的功能模块示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例一

为便于对本实施例进行理解，首先对执行本申请实施例所公开的电机设计方法的电子设备进行详细介绍。

如图1所示，是电子设备的方框示意图。电子设备100可以包括存储器111、处理器113。本领域普通技术人员可以理解，图1所示的结构仅为示意，其并不对电子设备100的结构造成限定。例如，电子设备100还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示不同的配置。

上述的存储器111、处理器113各元件相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。上述的处理器113用于执行存储器中存储的可执行模块。

其中，存储器111可以是，但不限于，随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)，只读存储器(Read Only Memory，简称ROM)，可编程只读存储器(ProgrammableRead-Only Memory，简称PROM)，可擦除只读存储器(Erasable Programmable Read-OnlyMemory，简称EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric Erasable Programmable Read-OnlyMemory，简称EEPROM)等。其中，存储器111用于存储程序，所述处理器113在接收到执行指令后，执行所述程序，本申请实施例任一实施例揭示的过程定义的电子设备100所执行的方法可以应用于处理器113中，或者由处理器113实现。

上述的处理器113可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的处理器113可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(digital signalprocessor，简称DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

本实施例中的电子设备100可以用于执行本申请实施例提供的各个方法中的各个步骤。下面通过几个实施例详细描述电机设计方法的实现过程。

实施例二

请参阅图2，是本申请实施例提供的电机设计方法的流程图。下面将对图2所示的具体流程进行详细阐述。

步骤201，根据组合电机模型中的永磁同步电机模型的第一设计参数进行计算，以确定出所述永磁同步电机模型的第一性能参数。

本实施例中，在设计组合电机之前可以预设组合电机的基本参数。

示例性地，该基本参数包括目标电机的输出功率P、输出转矩T、输出转速n、驱动变频器的输出最高线电压有效值U_LN，极对数p。其中，输出转矩T可以根据输出转速n和输出功率P计算得到。

示例性地，基于预设的目标电机的输出参数确定出永磁同步电机模型的第一设计参数。在一个实例中，该输出参数可以包括上述的目标电机的输出功率P和输出转速n。

示例性地，该第一设计参数可以包括：第一定子铁心长度L_s1、第一定子铁心冲片尺寸、第一绕组型式、第一绕组线规、第一转子铁心长度L₁、第一每槽导体数N_c、第一并联支路数a、第一绕组端部长度L_e、第一额定线电流有效值I、第一弱磁角ψ₁。其中，该第一弱磁角是电流相量超前永磁同步电机的交轴q₁轴的角度，永磁同步电机模型的q₁轴是滞后S极轴线(即直轴d₁轴)90°电角度的轴线。

示例性地，可以根据上述的第一绕组型式计算得到驱动变频器的输出最高相电压有效值U_N。

以第一绕组型式为星型式为例，则最高相电压有效值与最高线电压有效值的关系可以表示为：

可选地，该第一绕组型式也可以是三角形式，具体可以根据电机的需求设置绕组型式。

可选地，对永磁同步电机模型的第一设计参数进行仿真，以确定出所述永磁同步电机模型的第一性能参数。

示例性地，在一个实例中，假设给予永磁同步电机模型通以电流有效值为I、第一弱磁角ψ₁的电流，该电流用电流相量I∠ψ₁表示。

示例性地，第一性能参数可以包括：第一电动势有效值、第一电动势功率角、第一铁耗、第一输出转矩、第一端部电抗、第一相电阻、第一机械损耗、第一杂散损耗、第一直轴同步电抗、第一交轴同步电抗。

示例性地，可以通过二维电磁场仿真可以得到永磁同步电机模型的直线段的负载励磁电动势，即：第一电动势有效值为E₁，第一电动势功率角为θ₁′。

示例性地，通过二维电磁场仿真可以得到第一铁耗p_fe1、第一输出转矩T₁、第一端部电抗X_e1、第一相电阻R₁。

可选地，可以试验得到永磁同步电机模型的第一机械损耗p_mec1和第一杂散损耗p_ad1。

可选地通过上述的性能参数计算得到第一直轴同步电抗X_d1和第一交轴同步电抗X_q1。

本实施例中，当给予永磁同步电机模型通以电流有效值I保持不变时，第一弱磁角ψ₁可以取使得永磁同步电机的第一输出转矩T₁达到最大时的值。

可选地，该第一性能参数还可以包括：第一电流相量的直轴分量、第一电流相量的交轴分量、第一电动势相量直轴分量、第一电动势相量的交轴分量、第一电压相量的直轴分量、第一电压相量的交轴分量、第一电压相量有效值、第一功率角、第一铜耗、第一输出功率、第一总损耗、第一效率、第一功率因数角、第一功率因数、第一最高超速倍数等性能参数。

可选地，上述的第一性能参数可以通过以下公式计算得到：

其中，第一电流相量的直轴分量可以表示为：I_d1＝I·sinψ₁；

第一电流相量的交轴分量可以表示为：I_q1＝I·cosψ₁；

永磁同步电机模型的直线段的负载励磁的第一电动势相量直轴分量可以表示为：E_d1＝E₁sin(θ₁′)；

永磁同步电机模型的直线段的负载励磁的第一电动势相量的交轴分量可以表示为：E_q1＝E₁cos(θ₁′)；

第一电压相量的直轴分量可以表示为：U_d1＝E_d1+I_q1X_e1+I_d1R₁；

第一电压相量的交轴分量可以表示为：U_q1＝E_q1-I_d1X_e1+I_q1R₁；

第一电压相量有效值可以表示为：

第一功率角可以表示为：

第一铜耗表示为：p_cu1＝3I²R₁；

第一输出功率可以表示为：P₁＝T₁·n/9.55；

第一总损耗可以表示为：p_s1＝p_fe1+p_cu1+p_mec1+p_ad1；

第一效率可以表示为：

第一功率因数角可以表示为：

第一功率因数可以表示为：

可选地，为了验证设计的永磁同步电机模型的性能，可以根据已经确定出的性能参数确定出永磁同步电机模型在第一电流相量下能达到的最高超速倍数。

例如，设永磁同步电机模型的超速倍数为k_n1，则永磁同步电机模型在超速下的第一电压相量的直轴分量可以表示为：U_d1′＝k_n1(E_d1+I_q1X_e1)+I_d1R₁；

超速下的第一电压相量的交轴分量表示为：U_q1′＝k_n1(E_q1-I_d1X_e1)+I_q1R₁；

超速下的第一电压有效值可以表示为：

通过比较U₁′和U_N的值，调整k_n1的大小，直至U′₁＝U_N。此时的k_n1即为永磁同步电机模型在所述电流相量下能达到的第一最高超速倍数。

步骤202，根据所述第一设计参数确定出所述组合电机模型中的同步磁阻电机模型的第二设计参数。

示例性地，该第二设计参数可以包括：第二定子冲片尺寸、第二绕组型式、第二绕组线规、第二每槽导体数、第二并联支路数、第二极对数、第二转子铁心长度。

可选地，该第二设计参数中的各项参数第二定子冲片尺寸、第二绕组型式、第二绕组线规、第二每槽导体数、第二并联支路数、第二极对数、第二转子铁心长度的初始值与第一设计参数中的各项参数第一定子冲片尺寸、第一绕组型式、第一绕组线规、第一每槽导体数、第一并联支路数、第一极对数、第一转子铁心长度相等。

根据上述第二设计参数，假设对所述同步磁阻电机模型给定电流相量，电流相量有效值为I。基于给定的电流相量以及第二设计参数确定出同步磁阻电机模型中电流相量超前于交轴q₂轴的角度为同步磁阻电机的第二弱磁角。同步磁阻电机模型的q₂轴可以是转子上沿径向磁阻最小的轴线，同步磁阻电机模型的直轴d₂轴超前其q₂轴90°电角度。

示例性地，假设第二弱磁角表示为ψ₂，定子长度、转子长度等于第一转子铁心长度，通过二维电磁场仿真可以得到同步磁阻电机的第二输出转矩T₂′。

可选地，当电流相量有效值I保持不变时，第二弱磁角ψ₂可以取使得永磁同步电机模型的第二输出转矩T₂′达到最大时的值。

由于若同步磁阻电机的叠长与永磁同步电动机叠长相同，则可能导致同步磁阻电机的转矩可能小于永磁同步电动机的转矩。因此，可以调整同步磁阻电机的叠长大于永磁同步电动机的叠长，使得永磁同步电动机与同步磁阻电机的转矩基本一样。

示例性地，可以根据所述第一转子铁心长度、第二输出转矩以及预设的组合电机模型输出转矩对所述第二转子铁心长度进行更新，以得到更新的第二转子铁心长度。

示例性地，可以通过以下公式对第二转子铁心长度进行更新：

其中，L₂表示所述更新的第二转子铁心长度；L₁表示所述第一转子铁心长度；T表示所述预设的组合电机模型输出转矩；T₂′表示第二输出转矩。

可选地，该第二设计参数还可以包括第二绕组端部长度、第二定子铁心长度L_s2。

示例性地，该第二定子铁心长度可以大于第二转子铁心长度。

示例性地，该第二绕组端部长度可以等于第一绕组端部长度。

步骤203，根据所述第二设计参数进行计算，以确定出所述同步磁阻电机模型的第二性能参数。

可选地，可以通过二维电磁场仿真的方式，得到同步磁阻电机模型的第二性能参数。

示例性地，该第二性能参数可以包括：第二电动势有效值、第二电动势功率角、第二铁耗、第二端部电抗、第二相电阻、第二机械损耗、第二杂散损耗、第二直轴同步电抗、第二交轴同步电抗。

示例性地，通过仿真可以得到同步磁阻电机模型的直线段的负载励磁电动势，第二电动势有效值为E₂，其第二电动势功率角为θ₂′。

通过二维电磁场仿真可以得到第二铁耗p_fe2。

同步磁阻电机模型的第二端部电抗与永磁同步电机模型的第一端部电抗相等，则等于X_e1。

可选地通过上述的性能参数计算得到第二直轴同步电抗X_d2和第二交轴同步电抗X_q2。

可选地，可以试验得到通过试验得到同步磁阻电机模型的第二机械损耗p_mec2第二杂散损耗p_ad2。

可选地，关于第二性能参数中的第二相电阻可以表示为：

本实施例中，同步磁阻电机模型的第二性能参数还可以包括：第二电流相量的直轴分量、第二电流相量的交轴分量、第二电动势相量的直轴分量、第二电动势相量的交轴分量、第二电压相量的直轴分量、第二电压相量的交轴分量、同步磁阻电机的电压相量顺时针转过γ电角度后的直轴分量、同步磁阻电机的电压相量顺时针转过γ电角度后的交轴分量、第二电压有效值、第二功率角、第二铜耗、第二输出功率、第二总损耗、第二效率、第二功率因数角、第二功率因数、第二最高超速倍数等性能参数。

可选地，上述的第二性能参数可以通过以下公式计算得到：

第二电流相量的直轴分量可以表示为：I_d2＝I·sinψ₂；

第二电流相量的交轴分量可以表示为：I_q2＝I·cosψ₂；

同步磁阻电机模型直线段的负载励磁的第二电动势相量的直轴分量可以表示为：E_d2＝E₂sin(θ₂′)；

同步磁阻电机模型的直线段的负载励磁第二电动势相量的交轴分量可以表示为：E_q2＝E₂cos(θ₂′)；

第二电压相量的直轴分量可以表示为：U_d2′＝E_d2+I_q2X_e1+I_d2R₂；

第二电压相量的交轴分量可以表示为：U_q2′＝E_q2-I_d2X_e1+I_q2R₂；

同步磁阻电机的电压相量顺时针转过γ电角度后的直轴分量可以表示为：U_d2＝U′_d2cosγ-U′_q2sinγ；

同步磁阻电机的电压相量顺时针转过γ电角度后的交轴分量可以表示为：U_q2＝U′_d2sinγ+U′_q2cosγ；

第二电压有效值可以表示为：

第二功率角可以表示为：

其中，上述γ表示同步磁阻电机模型的第二弱磁角与永磁同步电机模型的第一弱磁角之差：γ＝ψ₂-ψ₁。

第二铜耗可以表示为：p_cu2＝3I²R₂；

第二输出功率可以表示为：P₂＝T₂·n/9.55；

第二总损耗可以表示为：p_s2＝p_fe2+p_cu2+p_mec2+p_ad2；

第二效率可以表示为：

第二功率因数角可以表示为：

第二功率因数可以表示为：

可选地，为了验证设计的同步磁阻电机模型的性能，可以根据已经确定出的性能参数确定出同步磁阻电机在第二电流相量下能达到的最高超速倍数。

例如，假设同步磁阻电机模型的超速倍数为k_n2，则同步磁阻电机在超速下电压相量的直轴分量表示为：U″_d2＝k_n2(E_d2+I_q2X_e1)+I_d2R₂；

超速下的第一电压相量的交轴分量可以表示为：U_q2″＝k_n2(E_q2-I_d2X_e1)+I_q2R₂；

超速下的第一电压有效值可以表示为：

通过U₂″和U_N的值，调整k_n2的大小，直至U″₂＝U_N。此时的k_n2即为同步磁阻电机模型在所述电流相量下能达到的第二最高超速倍数。

步骤204，根据所述第一设计参数、所述第二设计参数以及初始组合比例系数，计算得到所述组合电机模型的第三设计参数。

本实施例中，可以根据所述第一转子铁心长度、所述更新的第二转子铁心长度以及所述初始组合比例系数计算所述第三设计参数。

本实施例中，该组合电机模型可以是基于永磁同步电机模型和同步磁阻电机模型组合形成的模型。

示例性地，基于本实施例中的组合电机模型的设计参数则可以生产出一个组合电机。

可选地，上述的第三设计参数可以包括：第三定子铁心长度、转子铁心总长。

示例性地，该初始组合比例系数可以表示为k，0＜k＜1。

本实施例中，该组合电机模型的转子由多个永磁转子单元和多个磁阻转子单元组合而成，永磁转子单元采用所述永磁同步电机转子铁心截面拓扑结构，磁阻转子单元采用所述同步磁阻电机的转子铁心截面拓扑结构。

在一个实例中，多个永磁转子单元的总叠长可以表示为L₁′，多个磁阻转子单元的总叠长可以表示为L₂′，所有隔开永磁转子单元和磁阻转子单元的轴向气隙的总长度为L_g。基于上述设计可以使得永磁转子单元的q₁轴超前磁阻转子单元的q₂轴γ/p机械角度。

基于第一设计参数、第二设计参数以及初始组合比例系数可以确定出：

L′₁＝kL₁；

L′₂＝(1-k)L₂；

组合电机模型的第三定子铁心长度表示为L_sz，其中，L_sz≥L′₁+L′₂+L_g。

组合电机模型转子铁心总长可以表示为：L_z＝L′₁+L′₂＝kL₁+(1-k)L₂。

组合电机模型的绕组端部长度可以等于永磁同步电机模型的第一绕组端部长度，也与同步磁阻电机模型的第二绕组端部长度相等，为L_e。

步骤205，根据所述第三设计参数、所述第一性能参数和所述第二性能参数进行计算，以得到所述组合电机模型的第三性能参数。

示例性地，该第三性能参数可以包括：第三输出转矩、第三相电阻、第三直轴同步电抗、第三交轴同步电抗、第三电压相量的直轴分量、第三电压相量的交轴分量、第三电压有效值、第三功率角、第三铜耗、第三铁耗、第三机械损耗、第三杂散损耗、第三输出功率、第三总损耗、第三效率、第三功率因数角、第三功率因数等性能参数、第三最高超速倍数、第三最高超速倍数下的效率、第三最高超速倍数下的功率因数。

可选地，上述的第三性能参数可以通过以下公式计算得到：

第三输出转矩表示为：T_z＝kT₁+(1-k)T₂；

第三相电阻表示为：

第三直轴同步电抗表示为：X_dz＝kX_d1+(1-k)X_d2；

第三交轴同步电抗表示为：X_qz＝kX_q1+(1-k)X_q2；

第三电压相量的直轴分量表示为：U_dz＝k(U_d1-I_d1R₁)+(1-k)(U_d2-I_d1R₂)+I_d1R_z；

第三电压相量的交轴分量表示为：U_qz＝k(U_q1-I_q1R₁)+(1-k)(U_q2-I_q1R₂)+I_q1R_z；

第三电压有效值表示为：

第三功率角表示为：

第三铜耗表示为：p_cuz＝3I²R_z；

第三铁耗表示为：p_fez＝k·p_fe1+(1-k)·p_fe2；

第三机械损耗表示为：p_mecz＝kp_mec1+(1-k)p_mec2；

第三杂散损耗表示为：p_adz＝kp_ad1+(1-k)p_ad2；

第三输出功率表示为：P_z＝T_z·n/9.55；

第三总损耗表示为：p_sz＝p_fez+p_cuz+p_mecz+p_adz；

第三效率表示为：

第三功率因数角表示为：

第三功率因数表示为：

可选地，第三最高超速倍数，即组合电机模型的最高超速倍数的计算过程可以包括：

确定出所述组合电机模型的超速倍数、所述组合电机模型在超速下电压相量的直轴分量、所述组合电机模型在超速下电压相量的交轴分量的关系表达式：

设所述组合电机模型的超速倍数为k_nz，所述组合电机模型在超速下电压相量的直轴分量表示为：

U_dz′＝k_nz(U_dz-I_d1R_z)+I_d1R_z；

所述组合电机模型在超速下电压相量的交轴分量为：

U_qz′＝k_nz(U_qz-I_q1R_z)+I_q1R_z；

所述组合电机模型在超速下电压有效值为：

其中，U_dz表示组合电机模型的第三性能参数中的第三电压相量的直轴分量；I_d1表示所述永磁同步电机模型的第一性能参数中的第一电流相量的直轴分量；R_z表示所述组合电机模型的第三性能参数中的第三相电阻；U_qz表示所述组合电机模型的第三性能参数中的第三电压相量的交轴分量；I_q1表示所述永磁同步电机模型的第一性能参数中的第一电流相量的交轴分量；

若所述组合电机模型在超速下电压有效值，与所述组合电机模型的最高相电压有效值的差值大于预设值，则调整所述超速倍数的当前值；

若所述组合电机模型在超速下电压有效值，与所述组合电机模型的最高相电压有效值的差值小于或等于预设值，则将所述超速倍数的当前值确定为所述组合电机模型的最高超速倍数。

可选地，可以通过以下公式计算得到第三最高超速倍数下的功率因数、第三最高超速倍数下的效率。

组合电机模型在第三最高超速倍数下的功率角表示为：

组合电机模型在第三最高超速倍数下的功率因数角表示为：

组合电机模型在第三最高超速倍数下的功率因数表示为：

组合电机模型在第三最高超速倍数下的输出功率表示为：

P′_z＝k_nzP_z；

组合电机模型在第三最高超速倍数下的铁耗表示为：

p′_fez＝k_nz ^rp_fez，1＜r＜2；

组合电机模型在第三最高超速倍数下的机械损耗表示为：

p_mecz′＝p_mecz；

组合电机模型在第三最高超速倍数下的杂散损耗表示为：

p′_adz＝p_adz；

组合电机模型在第三最高超速倍数下的总损耗表示为：

p′_sz＝p_cuz+p′_fez+p′_mecz+p_adz′；

组合电机模型在第三最高超速倍数下的效率表示为：

步骤206，根据所述第三性能参数对所述初始组合比例系数进行调整，以确定出目标电机设计参数。

可选地，步骤206可以包括：判断所述第三性能参数中的各项性能参数是否在对应参数的预设限定范围内；若所述第三性能参数中的各项性能参数中存在性能参数未在对应参数的预设限定范围内，则调整所述组合比例系数，以确定出目标电机设计参数。

示例性地，所述第三性能参数包括：第三效率、第三功率因数、第三最高超速倍数。则关于组合比例系数的调整可以包括：

若所述第三效率高于效率预设限定范围的最大值，则将所述组合比例系数减小；

若所述第三效率小于效率预设限定范围的最小值，则将所述组合比例系数增大；

若所述第三功率因数高于功率因数预设限定范围的最大值，则将所述组合比例系数减小；

若所述第三功率因数小于功率因数预设限定范围的最小值，则将所述组合比例系数增大；

若所述第三最高超速倍数高于倍数预设限定范围的最大值，则将所述组合比例系数增大；

若所述第三最高超速倍数小于倍数预设限定范围的最小值，则将所述组合比例系数减小。

示例性地，可以将第三性能参数中第三功率因数与第一功率因数和第二功率因数进行对比，将第三性能参数中的第三效率与第一效率和第二效率进行对比，可以评估本申请实施例设计的组合电机的性能。

下面通过一个实例中的数值描述本申请实施例设计的组合电机模型的相关数值。

示例性地，如图3所示，图3一实例中的组合电机的剖面示意图。图3所示的组合电机包括：定子铁心1、第一永磁转子单元2A、第二永磁转子单元2B、第一磁阻转子单元3A、第二磁阻转子单元3B、轴向气隙4、绕组5。

在一个实例中，预设组合电机的基本参数输出功率P＝18500W、输出转速n＝1500r/min、驱动变频器的输出最高线电压有效值U_LN＝370V，极对数p＝2。

根据输出转速n和输出功率P计算得到输出转矩

基于上述基本参数确定出的第一设计参数包括：第一定子铁心长度L_s1＝180mm、第一定子铁心冲片尺寸、第一绕组型式可以为三相Y型分布式叠绕组、第一绕组线规为1×0.95mm+4×0.9mm、第一转子铁心长度L₁＝180mm、第一每槽导体数N_c＝20、第一并联支路数a＝2、第一绕组端部长度L_e＝166.84mm，第一额定线电流有效值I＝35.24A，第一弱磁角ψ₁＝40°。其中，该第一弱磁角是电流相量超前永磁同步电机的交轴q₁轴的角度，永磁同步电机模型的q₁轴是滞后S极轴线(即直轴d₁轴)90°电角度的轴线。其中，N极轴线与S极轴线相差180°电角度。示例性地，如图4所示，图4示出了永磁同步电机模型的相量示意图。在图4所示的实例中，相量坐标系以A相为例。在图4所示的实例中，相量坐标系的实轴“+1”轴与q₁轴重合，相量坐标系的虚轴“+j”轴为实轴逆时针转过90°。

示例性地，根据第一绕组型式计算得到驱动变频器的输出最高相电压有效值

第一定子铁心长度L_s1满足L_s1≥L₁。

进一步地，通过二维电磁场仿真可以得到第一铁耗p_fe1＝309.16W；第一输出转矩T₁＝119.20Nm；第一端部电抗X_e1＝0.0721Ω、第一相电阻R₁＝0.1361Ω

可选地，可以试验得到永磁同步电机模型的第一机械损耗p_mec1＝1850×0.5％＝92.5W；第一杂散损耗p_ad1＝18500×1％＝185W。

可选地通过上述的性能参数计算得到负载时的励磁电动势E_f1＝136.41V、第一直轴同步电抗X_d1＝1.4929Ω和第一交轴同步电抗X_q1＝5.8298Ω。

进一步地，基于各个性能参数的计算公式可得到：

第一电流相量的直轴分量I_d1＝I·sinψ₁＝22.65A；

第一电流相量的交轴分量I_q1＝I·cosψ₁＝27A；

永磁同步电机模型的直线段的负载励磁的第一电动势相量直轴分量E_d1＝E₁sin(θ₁′)＝155.41V；

永磁同步电机模型的直线段的负载励磁的第一电动势相量的交轴分量E_q1＝E₁cos(θ₁′)＝104.23V；

第一电压相量的直轴分量U_d1＝E_d1+I_q1X_e1+I_d1R₁＝160.44V；

第一电压相量的交轴分量U_q1＝E_q1-I_d1X_e1+I_q1R₁＝106.27V；

第一电压相量有效值

第一功率角

第一铜耗p_cu1＝3I²R₁＝507.05W；

第一输出功率

第一总损耗p_s1＝p_fe1+p_cu1+p_mec1+p_ad1＝1093.7W；

第一效率

第一功率因数角

第一功率因数

永磁同步电机模型在第一电流相量下能达到的最高超速倍数可以通过以下公式计算得到：

例如，设永磁同步电机模型的超速倍数为k_n1＝1，则永磁同步电机在超速下第一电压相量的直轴分量为：

U′_d1＝k_n1(E_d1+I_q1X_e1)+I_d1R₁＝160.44V

超速下的第一电压相量的交轴分量为：

U′_q1＝k_n1(E_q1-I_d1X_e1)+I_q1R₁＝106.27V

超速下的第一电压有效值为：

比较U₁′和U_N的值，调整k_n1的大小，当k_n1＝1.113时，U₁＝U_N＝213.62V。此时的k_n1＝1.113即为永磁同步电机在所述电流相量下能达到的最高超速倍数。该同步磁阻电机模型的第二转子铁心长度等于所述永磁同步电机模型的第一转子铁心长度L₁，然后对所述同步磁阻电机给定电流相量，其有效值为I。定义电流相量超前同步磁阻电机的交轴q₂轴的角度为同步磁阻电机的第二弱磁角，同步磁阻电机的q₂轴是指转子上沿径向磁阻最小的轴线，同步磁阻电机的直轴d₂轴超前其q₂轴90°电角度。在一个实例中，如图5所示，图5示出了同步磁阻电机模型的相量示意图。在图5所示的实例中，相量坐标系以A相为例。在图5所示的实例中，相量坐标系的实轴“+1”轴与q₂轴重合，相量坐标系的虚轴“+j”轴为实轴逆时针转过90°。

若第二弱磁角为ψ₂＝57.5Ω，通过二维电磁场仿真可以得到同步磁阻电机模型的第二输出转矩T′₂＝79.87Nm。

进一步地，可以对第二转子铁心长度进行更新，更新后的转子铁心长度

L₂可以取整，本实例中L₂＝270mm，以使得当电流有效值为I，第二弱磁角为ψ₂时输出转矩

略大于T。

示例性地，第二定子铁心长度L_s2＝270mm，且L_s2之L₂。

第二绕组端部长度与永磁同步电机模型的第一绕组端部长度相等，则等于L_e。

在本实例中，通过二维电磁场仿真可以得到直线段的负载励磁电动势，第二电动势有效值为E₂＝239.43V，第二电动势功率角为θ′₂＝96.72°。

本实例中，通过二维电磁场仿真可以得到第二铁耗p_fe2＝186.92W；第二端部电抗与第一端部电抗相等，即等于为X_e1。

通过计算得到第二直轴同步电抗X_d2＝1.0Ω和第二交轴同步电抗X_q2＝12.4427Ω。

本实例中，通过试验得到同步磁阻电机模型的第二机械损耗p_mec2＝0.5％×18500＝92.5W；第二杂散损耗p_ad2＝1％×18500＝185W。

第二相电阻为：

其中，第二弱磁角与第一弱磁角之差：γ＝ψ₂-ψ₁＝17.5°。

第二电流相量的直轴分量I_d2＝I·sinψ₂＝29.72A；

第二电流相量的交轴分量I_q2＝I·cosψ₂＝18.93A；

同步磁阻电机直线段的负载励磁第二电动势相量的直轴分量E_d2＝E₂sin(θ₂′)＝237.78V；

同步磁阻电机直线段的负载励磁第二电动势相量的交轴分量E_q2＝E₂cos(θ₂′)＝-28.02V；

第二电压相量的直轴分量U′_d2＝E_d2+I_q2X_e1+I_d2R₂＝244.24V；

第二电压相量的交轴分量U′_q2＝E_q2-I_d2X_e1+I_q2R₂＝-26.92V；

同步磁阻电机的电压相量顺时针转过γ电角度后的直轴分量U_d2＝U′_d2cosγ-U′_q2sinγ＝241.03V；

同步磁阻电机的电压相量顺时针转过γ电角度后的交轴分量U_q2＝U′_d2sinγ+U′_q2cosγ＝47.78V；

第二电压有效值

第二功率角

θ₂＝78.79°

第二铜耗p_cu2＝3I²R₂＝638.62W；

第二输出功率

第二总损耗p_s2＝p_fe2+p_cu2+p_mec2+p_ad2＝1203W；

第二效率

第二功率因数角

第二功率因数

永磁同步电机模型在第二电流相量下能达到的最高超速倍数可以通过以下公式计算得到：

例如，设同步磁阻电机模型的第二超速倍数为k_n2＝1，则同步磁阻电机模型在超速下电压相量的直轴分量U″_d2＝k_n2(E_d2+I_q2X_e1)+I_d2R₂＝244.24V；

同步磁阻电机模型在超速下电压相量的交轴分量U″_q2＝k_n2(E_q2-I_d2X_e1)+I_q2R₂＝-26.92V；

同步磁阻电机模型在超速下电压有效值

比较U₂″和U_N的值，调整k_n2的大小，当k_n2＝0.8668时有U″₂＝U_N＝213.62V。此时的k_n2＝0.8668，即为同步磁阻电机模型在第二电流相量下能达到的最高超速倍数。

本实例中，可以设定初始设定组合比例系数k＝0.5，0＜k＜1。

多个个永磁转子单元的总叠长为L₁′，多个个磁阻转子单元的总叠长为L₂′，所有隔开永磁转子单元和磁阻转子单元的轴向气隙的总长度为L_g＝5mm。通过设计使得永磁转子单元的q₁轴超前磁阻转子单元的q₂轴机械角度

即永磁转子单元的S极轴线超前磁阻转子单元的径向磁阻最大轴线8.75°。其中，径向磁阻最大轴线8.75°为机械角度。在本实例中，如图6所示，图6示出了轴向组合电机的相量示意图。

本实例中，L′₁＝kL₁＝90mm；L′₂＝(1-k)L₂＝135mm。

本实例中的组合电机的第三定子铁心长度为L_sz＝230mm，且满足Lsz≥L′₁+L′₂+L_g。

本实例中的组合电机的第三绕组端部长度与同步磁阻电机第二绕组端部长度相等，为L_e。

本实例中的组合电机的转子铁心总长：L_z＝L₁+L₂＝kL₁+(1-k)L₂＝225mm；

本实例中的组合电机的第三输出转矩为：T_z＝kT₁+(1-k)T₂＝119.5Nm；

组合电机的相电阻为：

本实例中的组合电机的第三直轴同步电抗为：

X_dz＝kX_d1+(1-k)X_d2＝1.2469Ω；

本实例中的组合电机的第三交轴同步电抗为：

X_qz＝kX_q1+(1-k)X_q2＝9.1363Ω；

本实例中的组合电机的第三电压相量的直轴分量为：

U_dz＝k(U_d1-I_d1R₁)+(1-k)(U_d2-I_d1R₂)+I_d1R_z＝200.78V；

本实例中的组合电机的第三电压相量交轴分量为：

U_qz＝k(U_q1-I_q1R₁)+(1-k)(U_q2-I_q1R₂)+I_q1R_z＝77.08V；

本实例中的组合电机的第三电压有效值为：

本实例中的组合电机的第三功率角

θ_z＝69.00°；

本实例中的组合电机的第三铜耗p_cuz＝3I²R_z＝580.1W；

本实例中的组合电机的第三铁耗p_fez＝k·p_fe1+(1-k)·p_fe2＝298.0W；

本实例中的组合电机的第三机械损耗p_mecz＝kp_mec1+(1-k)p_mec2＝92.5W；

本实例中的组合电机的第三杂散损耗p_adz＝kp_ad1+(1-k)p_ad2＝185W；

本实例中的组合电机的第三输出功率

本实例中的组合电机的第三总损耗p_sz＝p_fez+p_cuz+p_mecz+p_adz＝1155.69W：

本实例中的组合电机的第三效率

本实例中的组合电机的第三功率因数角

本实例中的组合电机的第三功率因数

例如，设本实例中的组合电机的超速倍数为k_nz＝1，则本实例中的组合电机在超速下电压相量的直轴分量为U′_dz＝k_nz(U_dz-I_d1R_z)+I_d1R_z＝200.78V；

本实例中的组合电机在超速下电压相量的交轴分量为U_qz＝k_nz(U_qz-I_q1R_z)+I_q1R_z＝77.08V；

本实例中的组合电机在超速下电压有效值为

比较U_z′和U_N的值，调整k_nz的大小，当k_nz＝0.9931时，U′_z＝U_N＝213.62V。此时的k_nz＝0.9931即为永磁同步电机在所述电流相量下能达到的最高超速倍数。

本实例中的组合电机在第三最高超速倍数下的功率角θ_z＝68.99°；

本实例中的组合电机在第三最高超速倍数下的功率因数角

本实例中的组合电机在第三最高超速倍数下的功率因数

本实例中的组合电机在第三最高超速倍数下的输出功率P′_z＝k_nzP_z＝18641W；

本实例中的组合电机在第三最高超速倍数下的铁耗p_fez＝k_nz ^rp_fez＝k_nz ^1.3p_fez＝295.37W；

其中r取为1.3。

本实例中的组合电机在第三最高超速倍数下的机械损耗p_mecz′＝p_mecz＝92.5W；

本实例中的组合电机在第三最高超速倍数下的杂散损耗p′_adz＝p_adz＝185W；

本实例中的组合电机在第三最高超速倍数下的总损耗p′_sz＝p_cuz+p′_fez+p′_mecz+p_adz′＝1153W；

本实例中的组合电机在第三最高超速倍数下的效率

本实例中调整组合比例系数k，使得k＝0.3，可以得到本实例中的组合电机的如下性能：

本实例中的组合电机的输出转矩为T_z＝119.6Nm；

本实例中的组合电机的输出功率P_z＝18789W；

本实例中的组合电机的效率η_z＝94.1％；

本实例中的组合电机的功率因数p_fz＝0.8365；

本实例中的组合电机在所述电流相量下能达到的超速倍数k_nz＝0.9417；

本实例中的组合电机在第三最高超速倍数下的功率角θ′_z＝73.18°；

本实例中的组合电机在第三最高超速倍数下的功率因数角

本实例中的组合电机在第三最高超速倍数下的功率因数

本实例中的组合电机在第三最高超速倍数下的输出功率P_z＝k_nzP_z＝17694W；

本实例中的组合电机在第三最高超速倍数下的效率

在另一个实例中，组合比例系数k，使得k＝0.7，可以得到本实例中的组合电机的如下性能：

本实例中的组合电机的输出转矩T_z＝119.4Nm；

本实例中的组合电机的输出功率P_z＝18751W；

本实例中的组合电机的效率η_z＝94.3％；

本实例中的组合电机的功率因数p_fz＝0.9112；

本实例中的组合电机在所述电流相量下能达到的超速倍数k_nz＝1.044；

本实例中的组合电机在第三最高超速倍数下的功率角θ′_z＝64.35°；

本实例中的组合电机在第三最高超速倍数下的功率因数角

本实例中的组合电机在第三最高超速倍数下的功率因数

本实例中的组合电机在第三最高超速倍数下的输出功率P′_z＝k_nzP_z＝19569W；

本实例中的组合电机在第三最高超速倍数下的效率

在另一个实例中，改变永磁同步电机的第一弱磁角ψ₁，并使同步磁阻电机的第二弱磁角ψ₂＝ψ₁+γ，γ为恒值，γ＝17.5°，进一步地，基于当前的第一弱磁角ψ₁可以得到一一对应的关系：ψ₁～T_z～k_nz～p_fz′～P_z～η_z′，即为电流有效值保持不变时不同弱磁角下轴向组合电机转矩、最高超速倍速、第三最高超速倍数下功率因数、第三最高超速倍数下的输出功率和第三最高超速倍数下效率的关系曲线，即为轴向组合电机的超速性能。

基于上述实例中可以知道，当调整永磁转子单元和磁阻转子单元长度组合比例系数k，可以得到不同性能的组合电机。当k较大时，组合电机的功率因数和效率分别趋向于永磁同步电机的功率因素和效率；反之，组合电机的功率因数和效率分别趋向于同步磁阻电机的功率因素和效率。当k分别取0.3、0.5和0.7，组合电机的功率因数0.8365、0.8746和0.9112，组合电机比同步磁阻电机的功率因数0.7795提高，且保持较高的效率，进一步地，并且其有效材料成本将低于永磁同步电机。

综上所述，本申请实施例提供的方法可以根据独立设计的永磁同步电机和同步磁阻电机的参数来进一步快速计算具有不同组合比例系数的轴向组合电机的参数和性能，以设计得到获得满足需求的组合电机。

在本申请实施例的电机设计方法，通过先对永磁同步电机模型和同步磁阻电机模型的性能参数计算，可以为设计组合电机提供数据基础，从而可以使用确定出的组合电机具有永磁同步电机和同步磁阻电机的优点，使设计出的组合电机的性能相对更高，以适应更多场景下的电机的需求。

实施例三

基于同一申请构思，本申请实施例中还提供了与电机设计方法对应的电机设计装置，由于本申请实施例中的装置解决问题的原理与前述的电机设计方法实施例相似，因此本实施例中的装置的实施可以参见上述方法的实施例中的描述，重复之处不再赘述。

请参阅图7，是本申请实施例提供的电机设计装置的功能模块示意图。本实施例中的电机设计装置中的各个模块用于执行上述方法实施例中的各个步骤。电机设计装置包括：第一计算模块301、确定模块302、第二计算模块303、第三计算模块303、第四计算模块304和调整模块305；其中，

第一计算模块301，用于根据组合电机模型中的永磁同步电机模型的第一设计参数进行计算，以确定出所述永磁同步电机模型的第一性能参数；

确定模块302，用于根据所述第一设计参数确定出所述组合电机模型中的同步磁阻电机模型的第二设计参数；

第二计算模块303，用于根据所述第二设计参数进行计算，以确定出所述同步磁阻电机模型的第二性能参数；

第三计算模块303，用于根据所述第一设计参数、所述第二设计参数以及初始组合比例系数，计算得到所述组合电机模型的第三设计参数；

第四计算模块304，用于根据所述第三设计参数、所述第一性能参数和所述第二性能参数进行计算，以得到所述组合电机模型的第三性能参数；

调整模块305，用于根据所述第三性能参数对所述初始组合比例系数进行调整，以确定出目标电机设计参数。

一种可能的实施方式中，所述第一设计参数包括第一转子铁心长度，所述第二设计参数包括第二转子铁心长度，所述第二性能参数包括第二输出转矩，所述第三计算模块303，还用于：

根据所述第一转子铁心长度、第二输出转矩以及预设的组合电机模型输出转矩对所述第二转子铁心长度进行更新，以得到更新的第二转子铁心长度。

根据所述第一转子铁心长度、所述更新的第二转子铁心长度以及所述初始组合比例系数计算所述第三设计参数。

一种可能的实施方式中，对所述第二转子铁心长度进行更新，以得到更新的第二转子铁心长度，通过以下公式实现：

其中，L₂表示所述更新的第二转子铁心长度；L₁表示所述第一转子铁心长度；T表示所述预设的组合电机模型输出转矩；T₂'表示第二输出转矩。

一种可能的实施方式中，调整模块305，包括判断单元和调整单元；

判断单元，用于判断所述第三性能参数中的各项性能参数是否在对应参数的预设限定范围内；

调整单元，用于若所述第三性能参数中的各项性能参数中存在性能参数未在对应参数的预设限定范围内，则调整所述组合比例系数，以确定出目标电机设计参数。

一种可能的实施方式中，所述第三性能参数包括：第三效率、第三功率因数、第三最高超速倍数，所述调整单元，用于：

若所述第三效率高于效率预设限定范围的最大值，则将所述组合比例系数减小；

若所述第三效率小于效率预设限定范围的最小值，则将所述组合比例系数增大；

若所述第三功率因数高于功率因数预设限定范围的最大值，则将所述组合比例系数减小；

若所述第三功率因数小于功率因数预设限定范围的最小值，则将所述组合比例系数增大；

若所述第三最高超速倍数高于倍数预设限定范围的最大值，则将所述组合比例系数增大；

若所述第三最高超速倍数小于倍数预设限定范围的最小值，则将所述组合比例系数减小。

一种可能的实施方式中，第四计算模块304，包括：基本计算单元、倍数计算单元和效率计算单元；

基本计算单元，用于根据所述第三设计参数、所述第一性能参数和所述第二性能参数计算所述组合电机模型的输出转矩、相电阻、直轴同步电抗、交轴同步电抗、电压相量的直轴分量、电压相量的交轴分量、效率、功率因数；

倍数计算单元，用于根据所述第三设计参数、所述第一性能参数和所述第二性能参数计算所述组合电机模型的最高超速倍数；

效率计算单元，用于根据所述最高超速倍数、所述第三设计参数、所述第一性能参数和所述第二性能参数计算所述组合电机模型的第三最高超速倍数下的功率因数、第三最高超速倍数下的效率。

一种可能的实施方式中，基本计算单元，包括：

所述组合电机模型的第三输出转矩表示为：

T_z＝kT₁+(1-k)T₂；

所述组合电机模型的第三相电阻表示为：

所述组合电机模型的第三直轴同步电抗表示为：

X_dz＝kX_d1+(1-k)X_d2；

所述组合电机模型的第三交轴同步电抗表示为：

X_qz＝kX_q1+(1-k)X_q2；

所述组合电机模型的第三电压相量直轴分量表示为：

U_dz＝k(U_d1-I_d1R₁)+(1-k)(U_d2-I_d1R₂)+I_d1R_z；

所述组合电机模型的第三电压相量交轴分量表示为：

U_qz＝k(U_q1-I_q1R₁)+(1-k)(U_q2-I_q1R₂)+I_q1R_z；

其中，k表示所述组合比例系数；T₁表示所述永磁同步电机模型的第一性能参数中的第一输出转矩；T₂表示所述同步磁阻电机模型的第二性能参数中的第二输出转矩；L_s1表示所述永磁同步电机模型的第一设计参数中的第一定子铁心长度；L_e表示所述永磁同步电机模型的第一设计参数中的第一绕组端部长度；L_sz表示所述组合电机模型的第三设计参数中的第三定子铁心长度；R₁表示所述永磁同步电机模型的第一设计参数中的第一相电阻；R₂表示所述同步磁阻电机模型的第二设计参数中的第二相电阻；X_d1表示所述永磁同步电机模型的第一设计参数中的第一直轴同步电抗；X_q1表示所述永磁同步电机模型的第一设计参数中的第一交轴同步电抗；X_d2表示所述同步磁阻电机模型的第二设计参数中的第二直轴同步电抗；X_q2表示所述同步磁阻电机模型的第二设计参数中的第二交轴同步电抗；I_d1表示所述永磁同步电机模型的第一性能参数中的第一电流相量的直轴分量；I_q1表示所述永磁同步电机模型的第一性能参数中的第一电流相量的交轴分量；U_d1表示永磁同步电机模型的第一性能参数中的第一电压相量的直轴分量；U_q1表示永磁同步电机模型的第一性能参数中的第一电压相量的交轴分量；U_d2表示同步磁阻电机模型的第二性能参数中的第二电压相量的直轴分量；U_q2表示同步磁阻电机模型的第二性能参数中的第二电压相量的交轴分量。

一种可能的实施方式中，倍数计算单元，用于：

确定出所述组合电机模型的超速倍数、所述组合电机模型在超速下电压相量的直轴分量、所述组合电机模型在超速下电压相量的交轴分量的关系表达式：

设所述组合电机模型的超速倍数为k_nz，所述组合电机模型在超速下电压相量的直轴分量表示为：

U_dz′＝k_nz(U_dz-I_d1R_z)+I_d1R_z；

所述组合电机模型在超速下电压相量的交轴分量为：

U_qz′＝k_nz(U_qz-I_q1R_z)+I_q1R_z；

所述组合电机模型在超速下电压有效值为：

其中，U_dz表示组合电机模型的第三性能参数中的第三电压相量的直轴分量；I_d1表示所述永磁同步电机模型的第一性能参数中的第一电流相量的直轴分量；R_z表示所述组合电机模型的第三性能参数中的第三相电阻；U_qz表示所述组合电机模型的第三性能参数中的第三电压相量的交轴分量；I_q1表示所述永磁同步电机模型的第一性能参数中的第一电流相量的交轴分量；

若所述组合电机模型在超速下电压有效值，与所述组合电机模型的最高相电压有效值的差值大于预设值，则调整所述超速倍数的当前值；

若所述组合电机模型在超速下电压有效值，与所述组合电机模型的最高相电压有效值的差值小于或等于预设值，则将所述超速倍数的当前值确定为所述组合电机模型的最高超速倍数。

此外，本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行上述方法实施例中所述的电机设计方法的步骤。

本申请实施例所提供的电机设计方法的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行上述方法实施例中所述的电机设计方法的步骤，具体可参见上述方法实施例，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种电机设计方法，其特征在于，包括：

根据组合电机模型中的永磁同步电机模型的第一设计参数进行计算，以确定出所述永磁同步电机模型的第一性能参数；

根据所述第一设计参数确定出所述组合电机模型中的同步磁阻电机模型的第二设计参数；

根据所述第二设计参数进行计算，以确定出所述同步磁阻电机模型的第二性能参数；

根据所述第一设计参数、所述第二设计参数以及初始组合比例系数，计算得到所述组合电机模型的第三设计参数；

根据所述第三设计参数、所述第一性能参数和所述第二性能参数进行计算，以得到所述组合电机模型的第三性能参数；

根据所述第三性能参数对所述初始组合比例系数进行调整，以确定出目标电机设计参数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一设计参数包括第一转子铁心长度，所述第二设计参数包括第二转子铁心长度，所述第二性能参数包括第二输出转矩，所述根据所述第一设计参数、所述第二设计参数以及初始组合比例系数，计算得到所述组合电机模型的第三设计参数，还包括：

根据所述第一转子铁心长度、第二输出转矩以及预设的组合电机模型输出转矩对所述第二转子铁心长度进行更新，以得到更新的第二转子铁心长度；

根据所述第一转子铁心长度、所述更新的第二转子铁心长度以及所述初始组合比例系数计算所述第三设计参数。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一转子铁心长度、第二输出转矩以及预设的组合电机模型输出转矩对所述第二转子铁心长度进行更新，以得到更新的第二转子铁心长度，通过以下公式实现：

其中，L₂表示所述更新的第二转子铁心长度；L₁表示所述第一转子铁心长度；T表示所述预设的组合电机模型输出转矩；T₂'表示第二输出转矩。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第三性能参数对所述初始组合比例系数进行调整，以确定出目标电机设计参数，包括：

判断所述第三性能参数中的各项性能参数是否在对应参数的预设限定范围内；

若所述第三性能参数中的各项性能参数中存在性能参数未在对应参数的预设限定范围内，则调整所述组合比例系数，以确定出目标电机设计参数。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第三性能参数包括：第三效率、第三功率因数、第三最高超速倍数，所述调整所述组合比例系数包括：

若所述第三效率高于效率预设限定范围的最大值，则将所述组合比例系数减小；

若所述第三效率小于效率预设限定范围的最小值，则将所述组合比例系数增大；

若所述第三功率因数高于功率因数预设限定范围的最大值，则将所述组合比例系数减小；

若所述第三功率因数小于功率因数预设限定范围的最小值，则将所述组合比例系数增大；

若所述第三最高超速倍数高于倍数预设限定范围的最大值，则将所述组合比例系数增大；

若所述第三最高超速倍数小于倍数预设限定范围的最小值，则将所述组合比例系数减小。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第三设计参数、所述第一性能参数和所述第二性能参数进行计算，以得到所述组合电机模型的第三性能参数，包括：

根据所述第三设计参数、所述第一性能参数和所述第二性能参数计算所述组合电机模型的第三输出转矩、第三相电阻、第三直轴同步电抗、第三交轴同步电抗、第三电压相量的直轴分量、第三电压相量的交轴分量、第三效率、第三功率因数、第三最高超速倍数、第三最高超速倍数下的功率因数、第三最高超速倍数下的效率。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述组合电机模型的第三输出转矩、第三相电阻、第三直轴同步电抗、第三交轴同步电抗、第三电压相量的直轴分量、第三电压相量的交轴分量通过以下公式表示：

所述组合电机模型的第三输出转矩表示为：

T_z＝kT₁+(1-k)T₂；

所述组合电机模型的第三相电阻表示为：

所述组合电机模型的第三直轴同步电抗表示为：

X_dz＝kX_d1+(1-k)X_d2；

所述组合电机模型的第三交轴同步电抗表示为：

X_qz＝kX_q1+(1-k)X_q2；

所述组合电机模型的第三电压相量直轴分量表示为：

U_dz＝k(U_d1-I_d1R₁)+(1-k)(U_d2-I_d1R₂)+I_d1R_z；

所述组合电机模型的第三电压相量交轴分量表示为：

U_qz＝k(U_q1-I_q1R₁)+(1-k)(U_q2-I_q1R₂)+I_q1R_z；

其中，k表示所述组合比例系数；T₁表示所述永磁同步电机模型的第一性能参数中的第一输出转矩；T₂表示所述同步磁阻电机模型的第二性能参数中的第二输出转矩；L_s1表示所述永磁同步电机模型的第一设计参数中的第一定子铁心长度；L_e表示所述永磁同步电机模型的第一设计参数中的第一绕组端部长度；L_sz表示所述组合电机模型的第三设计参数中的第三定子铁心长度；R₁表示所述永磁同步电机模型的第一设计参数中的第一相电阻；R₂表示所述同步磁阻电机模型的第二设计参数中的第二相电阻；X_d1表示所述永磁同步电机模型的第一设计参数中的第一直轴同步电抗；X_q1表示所述永磁同步电机模型的第一设计参数中的第一交轴同步电抗；X_d2表示所述同步磁阻电机模型的第二设计参数中的第二直轴同步电抗；X_q2表示所述同步磁阻电机模型的第二设计参数中的第二交轴同步电抗；I_d1表示所述永磁同步电机模型的第一性能参数中的第一电流相量的直轴分量；I_q1表示所述永磁同步电机模型的第一性能参数中的第一电流相量的交轴分量；U_d1表示永磁同步电机模型的第一性能参数中的第一电压相量的直轴分量；U_q1表示永磁同步电机模型的第一性能参数中的第一电压相量的交轴分量；U_d2表示同步磁阻电机模型的第二性能参数中的第二电压相量的直轴分量；U_q2表示同步磁阻电机模型的第二性能参数中的第二电压相量的交轴分量。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述第三设计参数、所述第一性能参数和所述第二性能参数计算所述组合电机模型的最高超速倍数，包括：确定出所述组合电机模型的超速倍数、所述组合电机模型在超速下电压相量的直轴分量、所述组合电机模型在超速下电压相量的交轴分量的关系表达式：

设所述组合电机模型的超速倍数为k_nz，所述组合电机模型在超速下电压相量的直轴分量表示为：

U_dz′＝k_nz(U_dz-I_d1R_z)+I_d1R_z；

所述组合电机模型在超速下电压相量的交轴分量为：

U_qz′＝k_nz(U_qz-I_q1R_z)+I_q1R_z；

所述组合电机模型在超速下电压有效值为：

其中，U_dz表示组合电机模型的第三性能参数中的第三电压相量的直轴分量；I_d1表示所述永磁同步电机模型的第一性能参数中的第一电流相量的直轴分量；R_z表示所述组合电机模型的第三性能参数中的第三相电阻；U_qz表示所述组合电机模型的第三性能参数中的第三电压相量的交轴分量；I_q1表示所述永磁同步电机模型的第一性能参数中的第一电流相量的交轴分量；

若所述组合电机模型在超速下电压有效值，与所述组合电机模型的最高相电压有效值的差值大于预设值，则调整所述超速倍数的当前值；

若所述组合电机模型在超速下电压有效值，与所述组合电机模型的最高相电压有效值的差值小于或等于预设值，则将所述超速倍数的当前值确定为所述组合电机模型的最高超速倍数。

9.一种电机设计装置，其特征在于，包括：

第一计算模块，用于根据组合电机模型中的永磁同步电机模型的第一设计参数进行计算，以确定出所述永磁同步电机模型的第一性能参数；

确定模块，用于根据所述第一设计参数确定出所述组合电机模型中的同步磁阻电机模型的第二设计参数；

第二计算模块，用于根据所述第二设计参数进行计算，以确定出所述同步磁阻电机模型的第二性能参数；

第三计算模块，用于根据所述第一设计参数、所述第二设计参数以及初始组合比例系数，计算得到所述组合电机模型的第三设计参数；

第四计算模块，用于根据所述第三设计参数、所述第一性能参数和所述第二性能参数进行计算，以得到所述组合电机模型的第三性能参数；

调整模块，用于根据所述第三性能参数对所述初始组合比例系数进行调整，以确定出目标电机设计参数。

10.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器、存储器，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，所述机器可读指令被所述处理器执行时执行如权利要求1至8任一所述的方法的步骤。

11.一种计算机可读存储介质，其特征在于，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行如权利要求1至8任一所述的方法的步骤。

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