CN116827198A - 双定子励磁电机节能降耗矢量控制方法与系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种双定子励磁电机节能降耗矢量控制方法、系统及电机，方法包括：构建电机的输出转矩T_m(t)与电动汽车实时移动速度v(t)的关系模型，计算得到电机的期望实时输出转矩T_em(t)，并选择内、外定子绕组的通电情况；采集并转换得到转子磁通dq坐标系下的内、外定子输入电流；计算总气隙磁通密度最小化情况下的转子输出的实时总力矩T_e|Bm=Bm,min；采用自适应遗传神经算法优化得到符合与期望实时输出转矩误差小于8%的最优实时总力矩，并进一步限定输出的最优实时总力矩使电机做功效率大于75%。本发明可以根据电动汽车不同运行状态时的转速和输出转矩需求而选择内、外定子的不同工作模式，具有良好的多种工作场景适应性。

Description

双定子励磁电机节能降耗矢量控制方法与系统

技术领域

本发明属于双定子电机矢量控制技术领域，具体涉及双定子励磁电机节能降耗矢量控制方法、系统及电机。

背景技术

随着时代的发展，人们的生活条件大大改善，汽车已逐渐成为人们日常生活的一部分，然而随着汽车数量的增加，也带来了严峻的能源和环境问题。为了解决燃油汽车排污问题，人们致力于研发采用清洁能源的电动汽车逐步代替燃油汽车。电动汽车的发展从动力技术上来说主要分为三类：纯电动汽车、燃料电池汽车和混合动力汽车。其中混合动力汽车仍然摆脱不了传统能源的消耗和尾气的排放，燃料电池汽车所消耗燃料存储以及运输的安全性和有效性难以得到保证，同时在驱动性能方面电动汽车的转矩响应比普通燃油汽车快出许多；除此之外纯电动汽车的驱动电机以及核心控制部件等发展技术比较成熟，这样就降低了汽车使用过程中的保养以及维修费用，因而纯电动汽车具有广阔的应用前景。

目前纯电动汽车主要有采用正弦逆变器控制的感应电机（以Tesla为例）、采用国内单极性变换器控制的开关磁阻电机（以Chloride公司的“Lucas”电动汽车为代表）、采用方波逆变器控制的无刷直流电机（以马自达Bongo为例）以及采用正弦波逆变器控制的永磁同步电机（以宝马i3、丰田、比亚迪e6为例）。

永磁同步电动机属于交流电机的范畴，但结构上却和直流电动机相似，这样便可具备无刷直流电动机结构简单、运行可靠、功率密度大、调速性能好等特点。从技术优势来看，永磁同步电动机是目前主流电动车的首选电机类型。当励磁绕组和电枢绕组均处于定子上时，电机结构复杂且增加了定子的设计难度，此外绕组之间耦合大。而双定子励磁电机结构可以使电枢绕组和励磁绕组分离，从而简化结构设计、减少绕组之间的耦合的同时提高了电机的空间利用率。现有技术中，如中国专利CN114553083B公开了一种永磁/磁阻转子双定子电机三闭环矢量控制系统级方法，但是该专利公开的方法和系统仅适用于双定子绕组的电路串联时低速大转矩的输出时电磁转矩的精确控制。但是，该双定子励磁电机仅仅适用于内外定子电路上串联且低速大转矩的输出，不适用于电动汽车在起步、低速爬坡、高速加速行驶以及恒压输出较宽范围转速的不同行驶情景的转矩输出需求。

发明内容

本发明针对上述缺陷，提供一种双定子励磁电机节能降耗矢量控制方法、系统及采用节能降耗矢量控制方法的双定子励磁电机。本发明提供一种能够以使总气隙磁通密度最小化的最优转子角度以及此时内外定子的输入电流矢量控制双定子励磁电机运转的方法及系统，该方法及系统可以有效降低双定子励磁电机发电所需要的输入电流能量，单位时间内的输入电流做功效率更高，有效地降低双定子励磁电机发电能耗。

本发明提供如下技术方案：双定子励磁电机节能降耗矢量控制方法，所述方法用于具有一端为并联磁路另一端为串联磁路的表贴式且同心设置的内定子、外定子和中间转子嵌套的双定子励磁电机的节能降耗矢量控制，所述方法包括以下步骤：

S1：实时监测电动汽车移动速度v(t)，构建所述双定子励磁电机的输出转矩T_m(t)与电动汽车实时移动速度v(t)的关系模型；根据电动汽车移动期望实时速度v_e(t)所处区间范围，计算得到所述双定子励磁电机的期望实时输出转矩T_em(t)，并选择内定子绕组和外定子绕组的两相通电转换开关的启闭以及内定子绕组与外定子绕组中相应的每一相绕组电线的串联或并联；

S2：实时采集内定子绕组的三相输入电流、外定子绕组的三相输入电流；进行克拉克变换以及帕克变换后，分别转换为转子磁通dq坐标系下的内定子输入电流和外定子输入电流；

S3：计算所述双定子励磁电机的总气隙磁通密度最小化情况下的转子输出的实时总力矩T_e|Bm=Bm,min；

S4：采用自适应遗传神经算法优化所述S3步骤计算得到的实时总力矩T_e|Bm=Bm,min，并计算优化得到的最优实时总力矩T_e,best与所述S1步骤计算得到的所述双定子励磁电机的期望实时输出转矩T_em(t)之间的误差值，判断误差值是否小于8%；若误差值小于8%，则输出此时的所述实时总力矩，否则重复所述步骤S2-S4；

S5：根据所述S4步骤得到的最优实时总力矩T_e,best，计算所述双定子励磁电机做功效率η，判断其是否大于75%，若η大于75%，则以最优实时总力矩T_e,best时刻的输入电流进行反帕克转换后，控制内外定子绕组的三相输入电流；否则重复所述步骤S1-S5。

进一步地，所述S1步骤构建的所述双定子励磁电机的输出转矩T_m(t)与电动汽车移动速度v(t)的关系模型：

；

其中，M为电动汽车的质量，γ为电动汽车爬坡时相对于水平面的角度，0°＜γ＜90°；c _r 为电动汽车与地面的摩擦系数，0.70＜c _r ＜0.80；c _d 为电动汽车的风阻系数，0.28＜c _d ＜0.40；A为汽车外部前半部分与空气接触面积；为重力加速度；/>为空气密度；

根据电动汽车移动期望实时速度v_e(t)所处区间，控制内定子绕组与外定子绕组每一路电路的串联或并联的策略如下：

1）、当0km/h＜v_e(t)≤15km/h，控制内定子绕组与外定子绕组中的相应的每一路电路均串联工作；

2）、当15km/h＜v_e(t)≤40km/h，控制内定子绕组单独通电工作或外定子绕组单独通电工作；

3）、当40km/h＜v_e(t)≤70km/h，控制内定子绕组与外定子绕组中的相应的每一路电路均串联工作；

4）、当70km/h＜v_e(t)≤120km/h，控制内定子绕组与外定子绕组中的相应的每一路电路并联工作。

进一步地，所述S3步骤包括以下步骤：

S31、实时监测转子在内定子绕组通电的单独作用下的实时转速、转子在外定子绕组通电的单独作用下的实时旋转角速度/>；

S32、构建第j个定子与转子在转子磁通坐标系内d轴的磁通量和q轴的磁通量计算公式；

S33、根据所述S32步骤的计算结果，计算双定子励磁电机内的定子通电使转子转动而输出的实时总力矩T_e；

S34：构建一个旋转周期内子周期的总气隙磁通密度最小化计算模型：

；

求取使总气隙磁通密度最小时的最优转子旋转角度/>，并记录此刻第j个定子绕组在转子磁通dq坐标系内d轴输入电流/>、q轴输入电流/>和转子旋转角速度，其中，j=1,2，当j=1时，第j个定子为内定子；当j=2时，第j个定子为外定子；/>为内定子与转子形成的磁通密度，/>为外定子与转子形成的磁通密度；

其中，为一个旋转周期的子周期内转子的旋转角度，/>=15°；一个旋转周期的子周期为从t_n时刻至t_n+1时刻，n=1, 2, 3, 4, 5, 6；θ _m 为总气隙磁通密度为时的转子旋转角度；θ _m1 为转子在内定子绕组通电的单独作用下的旋转角度，θ _m2 为转子在外定子绕组通电的单独作用下的旋转角度；p ₁ 为内定子的凸极的极对数量；

S35：将所述S34步骤计算得到的使总气隙磁通密度最小时，第j个定子绕组在转子磁通dq坐标系内d轴输入电流/>、q轴输入电流/>代入至所述S32步骤构建的计算模型和S33步骤构建的计算模型，求得使总气隙磁通密度/>最小时的转子输出的实时总力矩T_e|Bm=Bm,min，B_m,min代表总气隙磁通密度的最小值。

进一步地，所述S32步骤中构建的第j个定子与转子在转子磁通坐标系内d轴的磁通量和q轴的磁通量/>计算公式如下：

，

；

其中，为第j个定子的凸极的极对数量，/>=3，/>=5；/>为所述S31步骤采用角速度传感器实时监测转子在第j个定子绕组通电的单独作用下的实时转速；/>为转子的实时转速；/>为第j个定子与转子形成的磁通密度；/>为第j个定子绕组的形成线圈的横截面积；/>为转子在第j个定子绕组通电的单独作用下的旋转角度；

当内定子绕组与外定子绕组均通电情况下，，此时/>，为第j个定子在转子磁通dq坐标系内的漏磁量，/>为第j个定子与转子之间的互感，/>为第j个定子的自感，/>为第j个定子绕组的电阻；当仅内定子绕组通电情况下，/>；当仅外定子绕组通电情况下，/>；

所述S34步骤中第j个定子与转子形成的磁通密度计算公式如下：

；

其中，为第j个定子绕组上每个凸极上的单个绕组线圈缠绕数量，/>为第j个定子绕组通电电流，/>，/>为转子表面与第j个定子之间的缝隙宽度；/>为永磁体的自由空间磁导率，/>=4π×10^-7。

进一步地，所述第j个定子在转子磁通dq坐标系内的漏磁量 的计算公式为：

；

其中，为内定子绕组与外定子绕组均通电时与转子形成的总体电感，/>为转子的自感，/>为转子的泄漏电感，/>为第j个定子的自感。

进一步地，所述S33步骤中计算双定子励磁电机内的定子通电使转子转动而输出的实时总力矩T_e的公式如下：

当仅内定子绕组通电时：

；

当仅外定子绕组通电或内定子绕组和外定子绕组同时通电时：

；

其中，为第j个定子绕组的电阻率；p ₁ 为内定子的凸极的极对数量；/>为内定子在转子磁通dq坐标系内d轴的自感，/>；/>为内定子在转子磁通dq坐标系内q轴的自感，/>。

进一步地，所述S4步骤中采用自适应遗传神经算法优化迭代所述S3步骤计算得到的实时总力矩T_e|Bm=Bm,min的公式如下：

；

其中，T_e|Bm=Bm,min(k)为第k代实时总力矩，T_e|Bm=Bm,min(k+1)为第k+1代实时总力矩，为自适应遗传神经网络的学习率，/>=0.18，/>为自适应遗传神经网络的迭代权重衰减率，β=e^-5，/>为梯度算子，/>为遗传迭代过程中第k代实时总力矩T_e|Bm=Bm,min(k)的损失函数；

；

；

所述S3步骤计算得到的实时总力矩T_e|Bm=Bm,min与所述S1计算得到的所述双定子励磁电机的期望实时输出转矩T_em(t)之间的误差值的计算公式如下：

。

进一步地，所述S5步骤中计算所述双定子励磁电机做功效率η的公式如下：

；

其中，和/>分别为在使总气隙磁通密度/>最小时第j个定子绕组在转子磁通dq坐标系内d轴输入电压和q轴输入电压；

；

其中，和/>分别为在使总气隙磁通密度/>最小时第j个定子与转子在转子磁通坐标系内d轴的磁通量和q轴的磁通量。

本发明还提供采用如上所述方法的双定子励磁电机节能降耗矢量控制系统，包括移动速度测量模块、期望实时输出转矩计算模块、串并联继电器控制模块、晶体管启闭控制模块、第一角速度传感器、第二角速度传感器、第一三相输入电流采集模块、第二三相输入电流采集模块、第一Clark变换模块、第二Clark变换模块、第一Park变换模块、第二Park变换模块、总力矩优化控制模块、自适应遗传神经优化模块、双定子励磁电机做功效率计算模块、第一反Park转换模块、第二反Park转换模块、第一PWM控制模块和第二PWM控制模块；

所述移动速度测量模块，用于实时监测电动汽车移动速度v(t)；

所述期望实时输出转矩计算模块，用于构建所述双定子励磁电机的输出转矩T_m(t)与电动汽车实时移动速度v(t)的关系模型；根据电动汽车移动期望实时速度v_e(t)所处区间范围，计算得到所述双定子励磁电机的期望实时输出转矩T_em(t)；

所述串并联继电器控制模块，用于根据所述期望实时输出转矩计算模块的控制策略选择内定子绕组单独通电工作、外定子绕组单独通电工作以及内定子绕组与外定子绕组中相应的每一相绕组电线的串联或并联；

所述晶体管启闭控制模块包括第一晶体管启闭控制模块和第二晶体管启闭控制模块；所述第一晶体管启闭控制模块，用于控制内定子绕组内的两相通电转换启闭；所示第二晶体管启闭控制模块，用于控制外定子绕组内的两相通电转换启闭；

所述第一角速度传感器，用于实时监测转子在内定子绕组通电的单独作用下的实时转速；所述第二角速度传感器，用于实时监测转子在外定子绕组通电的单独作用下的实时转速；

所述第一三相输入电流采集模块，用于实时监测内定子绕组的三相输入电流；第二三相输入电流采集模块，用于实时监测外定子绕组的三相输入电流；

所述第一Clark变换模块，用于对内定子绕组的三相输入电流进行克拉克变换；第二Clark变换模块，用于对外定子绕组的三相输入电流进行克拉克变换；

所述第一Park变换模块，用于对克拉克变换后的内定子绕组的输入电流进行帕克变换；第二Park变换模块，用于对克拉克变换后的外定子绕组的输入电流进行帕克变换；

所述总力矩优化控制模块，用于计算所述双定子励磁电机的总气隙磁通密度最小化情况下的转子输出的实时总力矩T_e|Bm=Bm,min；

所述自适应遗传神经优化模块，采用自适应遗传神经算法优化所述总力矩优化控制模块得到的实时总力矩T_e|Bm=Bm,min，并计算优化得到的最优实时总力矩T_e,best与所述期望实时输出转矩计算模块计算得到的所述双定子励磁电机的期望实时输出转矩T_em(t)之间的误差值，判断误差值是否小于8%，进而选择是否输出此时的所述实时总力矩；

所述双定子励磁电机做功效率计算模块，用于根据所述自适应遗传神经优化模块得到的最优实时总力矩T_e,best，计算所述双定子励磁电机做功效率η，并判断η是否大于75%，进而选择是否输出最优实时总力矩T_e,best；

所述第一反Park转换模块，用于根据所述双定子励磁电机做功效率计算模块输出的最优实时总力矩T_e,best时刻的内定子绕组电流进行反帕克转换；所述第二反Park转换模块，用于根据所述双定子励磁电机做功效率计算模块输出的最优实时总力矩T_e,best时刻的外定子绕组电流进行反帕克转换；

所述第一PWM控制模块，用于根据所述第一反Park模块转换后的内外定子绕组电流控制所述双定子励磁电机的节能降耗运转；所述第二PWM控制模块，用于根据所述第二反Park模块转换后的内外定子绕组电流控制所述双定子励磁电机的节能降耗运转。

本发明还提供采用如上所述方法控制的双定子励磁电机，包括同心设置的内定子、外定子和嵌套于内定子与外定子之间的表贴式转子，所述转子内表面和外表面均表贴有永磁体，所述转子内表面多个N极和多个S极相间隔地表贴有四对永磁体，所述转子外表面多个N极和多个S极相间隔地表贴有五对永磁体，一个N极和相应的一个S极构成一对永磁体；

所述内定子为径向等间距设置有六个内定子凸极；所述外定子为径向等间距设置有十二个外定子凸极；每个内定子凸极和每个外定子凸极上均绕有可通入电流的电线形成的单个凸极绕组，内定子的六个单个凸极绕组形成内定子绕组，外定子的十二个单个凸极绕组形成外定子绕组，六个内定子凸极之间逆时针等间隔120°设置有一内定子霍尔传感器，第一内定子霍尔传感器位于内定子所在平面水平向左方向上；在外定子所在平面垂直方向顺时针等间隔60°设置有一外定子霍尔传感器，第一外定子霍尔传感器偏离外定子所在平面的垂直向上方向45°；两个相邻的外定子凸极之间的夹角为30°，两个相邻的外定子凸极上的单个凸极绕组反向串联作为外定子绕组的三相交流电中一相的首端，与其中心对称的另外两个相邻的外定子凸极上的单个凸极绕组反向串联作为外定子绕组的三相交流电中同一相的尾端；在内定子绕组和外定子绕组均通电时，转子内外表面的永磁体与内定子和外定子在一端为并联磁路另一端为串联磁路；

所述双定子励磁电机在每个周期内顺时针旋转90°，每经历四个周期完成一个360°的周向旋转。

本发明的有益效果为：

1、本发明提供的双定子励磁电机节能降耗矢量控制方法，通过构建双定子励磁电机的输出转矩T_m(t)与电动汽车实时移动速度v(t)的关系模型，可以根据电动汽车移动期望实时速度v_e(t)所处区间范围，计算得到期望实时输出的转矩T_em(t)，进而选择内定子绕组和外定子绕组进行串联或并联进而同时工作以满足电动汽车需要的较高速大转矩爬坡（40km/h～70km/h）输出需求或恒压较宽转速（70km/h～120km/h）输出需求，或者选择内定子和外定子进行串联进而满足电动汽车在起步阶段需要的低速大转矩（0km/h～15km/h）输出需求，或者选择内定子或外定子单独通电工作进而满足电动汽车低速（15km/h～40km/h）平稳运行所需要的输出转矩。进而本申请提供的双定子励磁电机节能降耗矢量控制方法可以根据电动汽车不同运行状态时的转速和输出转矩需求而选择内定子单独工作、外定子单独工作以及内外定子同时串联或并联工作，具有良好的多种工作场景适应性。

2、本发明提供的双定子励磁电机节能降耗矢量控制方法，通过构建一个旋转后期子周期的总气隙磁通密度最小化计算模型，求取使总气隙磁通密度最小时的最优转子旋转角度/>，并记录此刻第j个定子绕组在转子磁通dq坐标系内d轴输入电流/>、q轴输入电流/>和转子旋转角速度/>，由于内、外定子分别相对应转子内、外表面贴附的永磁体形成内、外磁场，内外磁场耦合进而在二者均两两导通三相六状态的晶体管开关控制过程中，会在每个状态转换过程中在内、外磁场的耦合作用下带动转子旋转15°，由于内定子和外定子均为凸极结构，因此，在定子内裂比、定子外裂比以及内定子各个凸极与转子内表面永磁体圆柱形截面之间的缝隙宽度/>、外定子各个凸极与转子外表面永磁体圆柱形截面之间的缝隙宽度/>确定的情况下，由于内外定子的凸极数量不同以及转子内外表面的永磁体对数不同，进而内外磁场在每个状态转换过程中形成的气隙磁通是不同的，单位面积内的气隙磁通（气隙磁通密度）在转子进行旋转励磁过程中应尽可能小，进而可以降低内外定子绕组外接电流做功输出适应于不同电动汽车行驶场景所需的实时总力矩T_e|Bm=Bm,min，而产生的电枢磁场磁化功率，因此，通过构建总气隙磁通密度最小化模型求得的最优转子角度以及内外定子的输入电流可以有效降低双定子励磁电机发电所需要的输入电流能量，单位时间内的输入电流做功效率更高，有效地降低双定子励磁电机发电能耗。

3、本发明提供的双定子励磁电机节能降耗矢量控制方法，在求得了总气隙磁通密度最小化情况下的转子输出的实时总力矩T_e|Bm=Bm,min后，进一步采用自适应遗传神经算法优化得到最优实时力矩T_e,best，以减少输出的最优实时力矩相较于真实值的偏差，进而增大了双定子励磁电机的输出电流过大或力矩过大所导致的整体耗能过多的缺陷发生，或者输出的电流小于电动汽车期望达到的电流或力矩达不到电机期望输出的力矩，导致双定子励磁电机的无谓空转耗能。

4、本发明提供的双定子励磁电机节能降耗矢量控制方法，在经过自适应遗传神经算法优化后输出符合与期望实时输出转矩T_em(t)之间的误差值的最优实时总力矩T_e,best后，会根据T_e,best反向优化S34步骤中输出的在该旋转周期内子周期的总气隙磁通密度最小化的情况下的最优转子旋转角度，并记录此刻第j个定子绕组在转子磁通dq坐标系内d轴输入电流/>、q轴输入电流/>和转子旋转角速度/>，并以反向优化后的上述参数继续反向优化已经记录符合总气隙磁通密度最小情况下的第j个定子与转子在转子磁通坐标系内d轴的最优磁通量/>和q轴的磁通量/>，输出新的基于误差值小于8%情况下的和/>，并基于此和上述已经反向优化后/>、/>和/>，进一步代入上述公式，计算第j个定子绕组在转子磁通dq坐标系内d轴输入电压和q轴输入电压，进而可以有效提高输出的最优实时力矩的准确度。在此优化后，以此计算得到的第j个定子绕组在转子磁通dq坐标系内d轴和q轴输入的电压和反向优化S34步骤输出的在该旋转周期内子周期的总气隙磁通密度最小化的情况下的转子磁通dq坐标系的d轴电流/>和q轴电流/>进一步计算述双定子励磁电机做功效率η，进一步优化限定输出的转矩做功效率达到75%以上，否则继续进行优化，进而进一步提高了双定子励磁电机在电流输入内外定子绕组时的能量不会造成无谓损耗，75%以上均转化为双定子励磁电机发电输出转矩。

5、本发明的双定子励磁电机在内定子和外定子同时通电过程中形成一端并联磁路另一端为串联磁路，并联磁路进行混合励磁发电，永磁磁路和电励磁磁路相互独立形成并联关系，电励磁磁路不会经过永磁体，因此相较于全部是串联磁路混合励磁发电形成的磁阻小，且不会造成永磁体的不可逆退磁；转子永磁体在转子的内表面和外表面均采用表贴式，可以有效提高该电机的转矩密度和功率密度，与单定子结构的电机相比，有效地提高了其过载能力和电机内部空间的利用率。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1为本发明提供的双定子励磁电机节能降耗矢量控制方法流程示意图。

图2为本发明提供的采用所述节能降耗矢量控制方法的双定子励磁电机的结构示意图。

图3为本发明提供的双定子励磁电机的另一幅结构示意图。

图4为本发明提供的双定子励磁电机内外定子绕组同时通电形成的一端为并联磁路另一端为串联磁路的示意图。

图5为本发明提供的S3步骤中计算所述双定子励磁电机的总气隙磁通密度最小化情况下的转子输出的实时总力矩的流程示意图。

图6为本发明提供的双定子励磁电机中内定子绕组的绕线方式示意图。

图7为本发明提供的双定子励磁电机中外定子绕组的绕线方式示意图。

图8为本发明提供的一个旋转周期子周期内t1至t2时刻内定子、外定子和转子具体位置示意图。

图9为本发明提供的一个旋转周期子周期内t3至t4时刻内定子、外定子和转子具体位置示意图。

图10为本发明提供的一个旋转周期子周期内t5至t6时刻内定子、外定子和转子具体位置示意图。

图11为本发明提供的一个旋转子周期内下一个子周期t1时刻内定子、外定子和转子具体位置示意图。

图12为本发明提供的星形绕线方式形成的内定子绕组与三相交流电输入电网正负极及晶体管开关电路图。

图13为内定子和外定子上每个凸极的电线缠绕方向以及电流流向示意图。

图14为本发明提供的本发明提供的星形绕线方式形成的外定子绕组与三相交流电输入电网正负极及晶体管开关电路图。

图15为本发明提供的内定子绕组单独通电、外定子绕组单独通电、内外定子绕组串联和并联的电路连接示意图。

图16为本发明提供的双定子励磁电机节能降耗矢量控制系统结构示意图。

其中，11、第一内定子霍尔传感器；12、第二内定子霍尔传感器；13、第三内定子霍尔传感器；101、内定子第一凸极；102、内定子第二凸极；103、内定子第三凸极；104、内定子第四凸极；105、内定子第五凸极；106、内定子第六凸极；201、转子内表面第一S极；202、转子内表面第一N极；203、转子内表面第二S极；204、转子内表面第二N极；205、转子内表面第三S极；206、转子内表面第三N极；207、转子内表面第四S极；208、转子内表面第四N极；21、隔磁环；221、转子外表面第一N极；222、转子外表面第一S极；223、转子外表面第二N极；224、转子外表面第二S极；225、转子外表面第三N极；226、转子外表面第三S极；227、转子外表面第四N极；228、转子外表面第四S极；229、转子外表面第五N极；2210、转子外表面第五S极；31、第一外定子霍尔传感器；32、第二外定子霍尔传感器；33、第三外定子霍尔传感器；301、外定子第一凸极；302、外定子第二凸极；303、外定子第三凸极；304、外定子第四凸极；305、外定子第五凸极；306、外定子第六凸极；307、外定子第七凸极；308、外定子第八凸极；309、外定子第九凸极；310、外定子第十凸极；311、外定子第十一凸极；312、外定子第十二凸极。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，为本发明提供的一种双定子励磁电机节能降耗矢量控制方法的流程示意图。本发明提供的双定子励磁电机节能降耗矢量控制方法用于具有一端为并联磁路另一端为串联磁路的表贴式且同心设置的内定子、外定子和中间转子嵌套的双定子励磁电机的节能降耗矢量控制，所述方法包括以下步骤：

S1：实时监测电动汽车移动速度v(t)，构建所述双定子励磁电机的输出转矩T_m(t)与电动汽车实时移动速度v(t)的关系模型；根据电动汽车移动期望实时速度v_e(t)所处区间范围，计算得到所述双定子励磁电机的期望实时输出转矩T_em(t)，并选择内定子绕组和外定子绕组的两相通电转换开关的启闭以及内定子绕组与外定子绕组中相应的每一相绕组电线的串联或并联；

S2：实时采集内定子绕组的三相输入电流、/>和/>，外定子绕组的三相输入电流/>、/>和/>；进行克拉克变换以及帕克变换后，分别转换为转子磁通dq坐标系下的内定子输入电流和外定子输入电流；克拉克变换及帕克变换的具体公式在现有技术中已经公开，如中国专利CN114552928B说明书中公开的矩阵进行变换。

S3：计算所述双定子励磁电机的总气隙磁通密度最小化情况下的转子输出的实时总力矩T_e|Bm=Bm,min；

S4：采用自适应遗传神经算法优化所述S3步骤计算得到的实时总力矩T_e|Bm=Bm,min，并计算优化得到的最优实时总力矩T_e,best与所述S1步骤计算得到的所述双定子励磁电机的期望实时输出转矩T_em(t)之间的误差值，若误差值小于8%，则输出此时的所述实时总力矩，否则重复所述步骤S2-S4；

S5：根据所述S4步骤得到的最优实时总力矩T_e,best，计算所述双定子励磁电机做功效率η，若η大于75%，则以最优实时总力矩T_e,best时刻的输入电流进行反帕克转换后，控制内外定子绕组的三相输入电流；否则重复所述步骤S1-S5。

本发明提供的双定子励磁电机节能降耗矢量控制方法中的双定子励磁电机如图2、图3所示，为采用具有多个外定子凸极的外定子和多个内定子凸极的内定子，中间嵌套有与外定子和内定子同心的杯状转子，转子外外表面均匀分布N极和S极间隔的五对永磁体转子，内表面均匀分布N极和S极间隔的四对，外定子具有12个外定子凸极均匀分布在外定子轭部内侧，内定子具有6个内定子凸极均匀分布在内定子轭部外侧。如图4所示为当内定子的两相通电的同时外定子绕组的两相通电形成的一端为并联磁路另一端为串联磁路的示意图。

进一步地，S1步骤构建的所述双定子励磁电机的输出转矩T_m(t)与电动汽车移动速度v(t)的关系模型：

；

其中，M为电动汽车的质量，γ为电动汽车爬坡时相对于水平面的角度，0°＜γ＜90°；c _r 为电动汽车与地面的摩擦系数，0.70＜c _r ＜0.80；c _d 为电动汽车的风阻系数，0.28＜c _d ＜0.40；A为汽车外部前半部分与空气接触面积；为重力加速度,/>=9.81m/s²；/>为空气密度,在标准条件下（0℃，1个标准大气压（1atm）），空气密度约为1.29kg/m³；；

根据电动汽车移动期望实时速度v_e(t)所处区间，控制内定子绕组与外定子绕组每一路电路的串联或并联的策略如下：

1）、当0km/h＜v_e(t)≤15km/h，控制内定子绕组与外定子绕组中的相应的每一路电路均串联工作；当电动汽车处于起步阶段，所需要达到的实时行驶速度很小，即电动汽车移动期望实时速度v_e(t)处于0～15km/h这一区域范围内，汽车无需爬坡，因此爬坡阻力也很小，且由于刚刚起步，其前挡风玻璃表面与空气形成的对抗阻力很小，为了能够起步，因此，此时对加速度的需求较高，以使电动汽车起步，为了达到瞬时较高的加速度，此时需要电机输出低速大转矩，因此，需要控制内定子绕组与外定子绕组中的相应的每一路电路均串联工作；

2）、当15km/h＜v_e(t)≤40km/h，控制内定子绕组单独通电工作或外定子绕组单独通电工作；低速运行，避免“大马拉小车”现象，仅一个定子进行励磁驱动转子转动进行发电即能满足运行速度和力矩需求，提高电机驱动效率；

3）、当40km/h＜v_e(t)≤70km/h，控制内定子绕组与外定子绕组中的相应的每一路电路均串联工作；较高速运行，爬坡阶段，内定子外定子串联，通过相应的电动汽车移动期望实时速度v_e(t)所处的范围，计算得到此时双定子励磁电机的期望实时输出转矩T_em(t)，进而此时内定子绕组与外定子绕组串联后，可以使双定子励磁电机输出较大转矩；

4）、当70km/h＜v_e(t)≤120km/h，控制内定子绕组与外定子绕组中的相应的每一路电路并联工作，可以提高双定子励磁电机的转速，进而可以根据电动汽车的运行速度而在较宽的转速范围内控制双定子励磁电机恒压输出所需转矩。

作为本发明的另一个优选实施例，为了准确计算所述双定子励磁电机的总气隙磁通密度最小化情况下的转子输出的实时总力矩T_e|Bm=Bm,min，如图5所示，本发明提供的方法中的S3步骤包括以下步骤：

S31、实时监测转子在内定子绕组通电的单独作用下的实时转速、转子在外定子绕组通电的单独作用下的实时旋转角速度/>；

S32、构建第j个定子与转子在转子磁通坐标系内d轴的磁通量和q轴的磁通量计算公式；

S33、根据所述S32步骤的计算结果，计算双定子励磁电机内的定子通电使转子转动而输出的实时总力矩T_e；当仅有内定子绕组输入电流时，实时总力矩T_e为，/>，/>和/>的情况，即为仅内定子绕组通电使转子产生转动而输出的实时力矩；当仅有外定子绕组输入电流时，实时总力矩T_e为/>，/>，/>和的情况下，即为仅外定子绕组通电使转子产生转动而输出的实时力矩；

S34：构建一个旋转周期内子周期的总气隙磁通密度最小化计算模型：

；

求取使总气隙磁通密度最小时的最优转子旋转角度/>，并记录此刻第j个定子绕组在转子磁通dq坐标系内d轴输入电流/>、q轴输入电流/>和转子旋转角速度，其中，j=1,2，当j=1时，第j个定子为内定子；当j=2时，第j个定子为外定子；/>为内定子与转子形成的磁通密度，/>为外定子与转子形成的磁通密度；

其中，为一个旋转周期的子周期内转子的旋转角度，/>=15°；θ _m 为总气隙磁通密度为时的转子旋转角度；一个旋转周期的子周期为从t_n时刻至t_n+1时刻，n=1, 2, 3, 4, 5,6；从/>至/>时刻为一个旋转周期，/>时刻与下一个旋转周期的初始时刻/>重合，即为相同时刻点；一个旋转周期的子周期内选择通电或断电的时刻为六次；每次通电和断电的子周期内转子旋转15°，共完成四个旋转周期转子完成360°的旋转；转子在内定子绕组通电的单独作用下的旋转角度/>，转子在外定子绕组通电的单独作用下的旋转角度；p ₁ 为内定子的凸极的极对数量；

S35：将所述S34步骤计算得到的使总气隙磁通密度最小时，第j个定子绕组在转子磁通dq坐标系内d轴输入电流/>、q轴输入电流/>代入至所述S32步骤构建的计算模型和S33步骤构建的计算模型，求得使总气隙磁通密度/>最小时的转子输出的实时总力矩T_e|Bm=Bm,min，B_m,min代表总气隙磁通密度的最小值。

如图8-图10所示，本发明提供的双定子励磁电机在一个旋转周期内的六个子周期：时刻至/>时刻的第一个子周期，/>时刻至/>时刻的第二个子周期，/>时刻至/>时刻的第三个子周期，/>时刻至/>时刻的第四个子周期，/>时刻至/>时刻的第五个子周期，/>时刻至/>时刻的第六个子周期，/>时刻即为下一个旋转周期的第一个子周期的起始时刻，即下一个旋转周期的/>时刻，图8为一个旋转周期的子周期内的/>时刻（图8（a））、/>时刻（图8（b））转子在双定子励磁电机内的位置示意图，图9为一个旋转周期的子周期内/>时刻（图9（a）））、/>时刻（图9（b））转子在双定子励磁电机内的位置示意图，图10为一个旋转周期的子周期内的时刻（图10（a））和/>时刻（图10（b））转子在双定子励磁电机内的位置示意图，在每个子周期内，无论内定子绕组单独通电、外定子绕组单独通电还是内定子绕组和外定子绕组同时通电，转子均顺时针旋转15°（机械角度）且均按照AC→BC→BA→CA→CB→AB的通电方式通电，在左侧的相位表示接输入三相交流电的输入电网的正极，在右侧的相位表示接输入三相交流电的输入电网的负极；

图11为在一个旋转周期的下一个子周期的时刻，即紧接着上一个子周期的/>时刻，AB相通电后继续顺时针旋转15°所达到的转子在双定子励磁电机内的位置示意图；

图6为内定子的各个凸极上的绕组星形连接方式，作为A相首端的内定子第一凸极101接入电线、作为B相首端的内定子第二凸极102接入电线以及作为C相首端的内定子第六凸极106接入电线分别单独在不同的晶体管导通的情况下与三相交流电的输入电网的正或负极连接；作为A向尾端的内定子第四凸极104接出的电线、作为B相尾端的内定子第五凸极105接出的电线以及作为C相尾端的内定子第三凸极103接出的电线汇集串联在一起。

图12为内定子绕组的六个内定子凸极形成的星型三相交流电以及六个晶体管开关的连接方式，控制内定子绕组的三相交流电中的两相通电的六个晶体管开关分别为：内定子第一晶体管、内定子第二晶体管/>、内定子第三晶体管/>、内定子第四晶体管/>、内定子第五晶体管/>和内定子第六晶体管/>。

图13为内定子绕组及外定子绕组的三相分别具有的首尾端的电线缠绕方向以及电流流向示意图，因此，在图8-图11中的表示电流流入的方向（垂直纸面向里的方向），表示电流流出的方向（垂直纸面向外的方向），因此，根据右手螺旋定则（安培定则）判断该凸极上缠绕的电线由于通入电流而产生的磁场时，线圈的缠绕方向为/>→/>的方向（也即右手螺旋定则中右手握住通电螺线管时四个手指指尖的朝向）：

在时刻，内定子第一晶体管/>与内定子第六晶体管/>同时导通，内定子绕组的A相首端/>接正极，A相尾端/>与C相尾端/>相连，电流最终从C相首端输出并接负极，即电流方向为正极→/>→/>→/>→/>→负极；因此，如图8（a）所示，内定子A相的两个凸极朝向转子的内表面一端均为N极，远离转子内表面一端均为S极；内定子C相的两个凸极朝向转子的内表面一端均为S极，远离转子内表面一端均为N极，进而内定子上半部分的A相内定子第一凸极101吸引转子内表面第一S极201，内定子上半部分的C相内定子第六凸极106吸引转子内表面第四N极208；同时内定子下半部分A相内定子第四凸极104吸引转子内表面第三S极205，内定子下半部分C相内定子第三凸极103吸引转子内表面第二N极204，进而转子在内定子的A相凸极和C相凸极对转子内表面的永磁体的吸引力作用下，带动转子顺时针旋转15°；此时由于感受到转子内表面的永磁体磁极从转子内表面第一N极202与转子内表面第二S极203交界完全转换为转子内表面第二S极203，因此第一内定子霍尔传感器11翻转。

在时刻，内定子第二晶体管/>与内定子第六晶体管/>同时导通，内定子绕组的B相首端/>接接正极，B相尾端/>接与C相尾端/>相连，电流最终从C相首端/>输出并接负极，因此，如图8（b）所示，内定子B相的两个凸极朝向转子的内表面一端均为N极，远离转子内表面一端均为S极；内定子C相的两个凸极朝向转子的内表面一端均为S极，远离转子内表面一端均为N极，进而内定子上半部分的B相内定子第二凸极102吸引转子内表面第二S极203，内定子下半部分的C相内定子第三凸极103吸引转子内表面第二N极204；同时内定子下半部分B相内定子第五凸极105吸引转子内表面第四S极207，内定子上半部分C相内定子第六凸极106吸引转子内表面第四N极208，进而转子在内定子的B相凸极和C相凸极对转子内表面的永磁体的吸引力作用下，带动继续转子顺时针旋转15°；此时，由于感受到转子内表面的永磁体磁极从转子内表面第三N极206与转子内表面第三S极205交界完全转换为转子内表面第三S极205，因此第二内定子霍尔传感器12翻转；/>

在时刻，内定子第二晶体管/>与内定子第四晶体管/>同时导通，内定子绕组的B相首端/>接接正极，B相尾端/>与A相尾端/>相连，电流最终从A相首端/>输出并接负极；因此，如图9（a）所示，内定子A相的两个凸极朝向转子的内表面一端均为S极，远离转子内表面一端均为N极；内定子B相的两个凸极朝向转子的内表面一端均为N极，远离转子内表面一端均为S极，进而内定子上半部分的A相内定子第一凸极101吸引转子内表面第一N极202，内定子上半部分的B相内定子第二凸极102吸引转子内表面第二S极203；同时内定子下半部分A相内定子第四凸极104吸引转子内表面第三N极206，内定子下半部分B相内定子第五凸极105吸引转子内表面第四S极207，进而转子在内定子的A相凸极和B相凸极对转子内表面的永磁体的吸引力作用下，继续带动转子顺时针旋转15°；此时，由于感受到转子内表面的永磁体磁极从转子内表面第四N极208与转子内表面第一S极201交界完全转换为转子内表面第一S极201，因此第三内定子霍尔传感器13翻转；

在时刻，内定子第三晶体管/>与内定子第四晶体管/>同时导通，内定子绕组的C相首端/>接接正极，C相尾端/>与A相尾端/>相连，电流最终从A相首端/>输出并接负极；内定子的C相凸极和A相凸极由于内定子绕组的电流导通而产生的磁极以及电流导通产生的磁极对转子内表面的永磁体产生的吸引力与上述原理相同，最终，转子在内定子C相凸极和A相凸极的带动下继续顺势旋转15°，此时，第一内定子霍尔传感器11翻转；

在时刻，内定子第三晶体管/>与内定子第五晶体管/>同时通电，内定子绕组的C相首端/>接接正极，C相尾端/>与B相尾端/>相连，电流最终从B相首端/>输出并接负极；转子在内定子C相凸极和B相凸极的带动下继续顺势旋转15°，此时，第二内定子霍尔传感器12翻转；

在时刻，内定子第一晶体管/>与内定子第五晶体管/>同时通电，内定子绕组的A相首端/>接接正极，A相尾端/>与B相尾端/>相连，电流最终从B相首端/>输出并接负极；此时，第三内定子霍尔传感器13翻转；

图14为外定子绕组的十二个内定子凸极形成的星型三相交流电以及六个晶体管开关的连接方式，控制外定子绕组的三相交流电中的两相通电的六个晶体管开关分别为：外定子第一晶体管、外定子第二晶体管/>、外定子第三晶体管/>、外定子第四晶体管/>、外定子第五晶体管/>和外定子第六晶体管/>。

外定子的六个晶体管的在至/>时刻的晶体管打开顺序相同，以/>时刻为例，外定子第一晶体管/>与外定子第六晶体管/>同时导通，外定子绕组的A相首端/>接正极，A相尾端/>与C相尾端/>相连，电流最终从C相首端/>输出并接负极，即电流方向为正极→/>→/>→/>→/>→负极；此时绕组的通电电流方向为：正极→/>→/>→/>→/>→/>→/>→/>→/>→/>→/>→/>→/>→/>→/>→/>→/>→负极，正极→/>→/>→/>→/>即为正极→/>部分，/>→/>→/>→/>即为/>部分，/>→/>→/>→/>→即为/>部分，/>→/>→/>→/>→负极即为/>→负极部分。/>

因此，如图8（a）所示，外定子C相的C3线圈朝向转子外表面方向为N极、远离转子方向为S极，C4线圈朝向转子外表面方向为S极、远离转子方向为N极，外定子A相的A1线圈朝向转子外表面方向为N极、远离转子方向为S极，A2线圈朝向转子外表面方向为S极、远离转子方向为N极，因此的A2线圈、A1线圈和C4线圈朝向转子外表面方向由于线圈通电产生的磁极分别吸引转子外表面第一N极221、转子外表面第五S极2210和转子外表面第五N极229，A2线圈朝向转子外表面方向由于线圈通电产生的N极排斥转子外表面第五N极229，因此，上述四个线圈通电产生的朝向转子外表面的磁极分别作用于转子外表面的三个磁极，进而给予转子顺时针旋转的第一作用力，并形成两个磁通路；其中，A1线圈、A2线圈形成的磁通路与内定子的A相首端和C相首端形成的磁通路，两个磁通路形成如图4所示的上方的并联磁通路；

同时，外定子A相的A3线圈朝向转子外表面方向形成S极、远离转子方向形成N极，A4线圈朝向转子外表面方向形成N极、远离转子方向形成S极，外定子C相的C1线圈朝向转子外表面方向为S极、远离转子方向为N极，C2线圈朝向转子外表面反向为N极，因此，A4线圈、A3线圈和C2线圈朝向转子外表面方向由于线圈通电产生的磁极分别吸引转子外表面第三S极226、转子外表面第三N极225和转子外表面第二S极224，C1线圈朝向转子外表面方向由于线圈通电产生的S极排斥转子外表面第二S极224，上述四个线圈通电产生的朝向转子外表面的磁极分别作用于转子外表面的三个磁极，进而给予转子顺时针旋转的第二作用力，并形成两个磁通路；其中，A4线圈、A3线圈与转子外表面上的永磁体磁极形成的磁通路与内定子的A相尾端和C相尾端与转子内表面上的永磁体磁极形成的磁通路，这两个磁通路也形成如图4所示下方的串联磁通路；

由于外定子绕组的通电形成的定子凸极上的磁极与转子外表面上永磁体磁极的相互吸引和排斥形成第一作用力和第二作用力，在第一作用力和第二作用力的共同作用下，使转子顺时针旋转15°，此时，由于第二外定子霍尔传感器32感受到转子外表面的磁极由S极性的转子外表面第二S极224旋转为N极性的转子外表面第二N极223，因此第二外定子霍尔传感器32翻转；

外定子在在至/>时刻的各个相首端和尾端以及各个线圈产生的磁极由图8（b）、图9（a）、图9（b）、图10（a）和图10（b）所示，在/>时刻第三外定子霍尔传感器33翻转，在/>时刻第一外定子霍尔传感器31翻转，在/>时刻第二外定子霍尔传感器32翻转，在/>时刻第三外定子霍尔传感器33翻转，在/>时刻第一外定子霍尔传感器31翻转。

图6为内定子的各个凸极上的绕组星形连接方式，A相首端绕组第一线圈A1的电流输入端、B相首端绕组第一线圈B1的电流输出端/>以及C向首端绕组第一线圈C1的电流输入端/>单独在不同的晶体管导通的情况下与三相交流电的输入电网的正极或负极电性连接，然后作为A相首端的A相首端绕组第一线圈A1和A相首端绕组第二线圈A2，作为B相首端的B相首端第一线圈B1和B相首端绕组第二线圈B2，以及作为C向首端的C相首端绕组第一线圈C1和C相首端绕组第二线圈C2在各自相绕组进行反向串联后，分别与各自相的尾端绕组进行电性连接；

作为A相尾端的A相尾端绕组第三线圈A3和A相尾端绕组第四线圈A4，作为B相尾端的B相尾端第三线圈B3和B相尾端绕组第四线圈B4，以及作为C向尾端的C相尾端绕组第三线圈C3和C相尾端绕组第四线圈C4在各自相绕组进行反向串联后，最终相互汇集串联在一起。

图15示出了内定子绕组单独通电、外定子绕组单独通电以及内定子绕组和外定子绕组同时通电并进行串并联的三相首尾端的连接方式，可以根据上述实施例提出的需要电动汽车所要达到的期望速度而求得的期望输出转矩所在的不同范围，进而控制内定子绕组电路的各个晶体管的开关和/或外定子绕组电镀的各个晶体管的开关，进而实现内定子绕组单独通电、外定子绕组单独通电、内定子绕组和外定子绕组的各相绕组串联通电以及内定子绕组和外定子绕组的各相绕组并联通电。

进一步优选地，所述S32步骤中构建的第j个定子与转子在转子磁通坐标系内d轴的磁通量和q轴的磁通量/>计算公式如下：

，

；

其中，为第j个定子的凸极的极对数量，/>=3，/>=5；/>为所述S31步骤采用角速度传感器实时监测转子在第j个定子绕组通电的单独作用下的实时转速；/>为转子的实时转速；/>为第j个定子与转子形成的磁通密度；/>为第j个定子绕组的形成线圈的横截面积；/>为转子在第j个定子绕组通电的单独作用下的旋转角度；

当内定子与外定子均通电情况下，，此时/>，/>为第j个定子在转子磁通dq坐标系内的漏磁量，/>为第j个定子与转子之间的互感，/>为第j个定子的自感，/>为第j个定子绕组的电阻；当仅内定子绕组通电情况下，/>；当仅外定子绕组通电情况下，/>；

所述S34步骤中第j个定子与转子形成的磁通密度计算公式如下：

；

其中，为第j个定子绕组上每个凸极上的单个绕组线圈缠绕数量，/>为第j个定子绕组通电电流，/>，/>为转子表面与第j个定子之间的缝隙宽度；当为内定子时，/>为内定子的各个凸极与转子内表面永磁体圆柱形截面之间的缝隙宽度；当为外定子时，/>为外定子的各个凸极与转子外表面永磁体圆柱形截面之间的缝隙宽度；/>为永磁体的自由空间磁导率，/>=4π×10^-7。

进一步优选地，所述第j个定子在转子磁通dq坐标系内的漏磁量的计算公式为：

；

其中，为内定子绕组与外定子绕组均通电时与转子形成的总体电感，/>为转子的自感，/>为转子的泄漏电感，/>为第j个定子的自感。

为了根据仅内定子绕组通电、仅外定子绕组通电或内定子绕组和外定子绕组同时通电时，根据上述优选实施例构建的一个旋转周期内子周期的总气隙磁通密度最小化计算模型计算得到的总气息磁通密度最小，为B_m,min时记录的内定子绕组或外定子绕组在转子磁通dq坐标系内d轴输入电流、q轴输入电流/>和转子旋转角速度/>，由于上述三种情况下，仅内定子绕组通电时，外定子绕组在转子磁通dq坐标系内的输入电流/>和/>均为零，且转子旋转角速度/>也因三种工作模式的选择不同而不同，为了明确不同工作模式时S33步骤中计算双定子励磁电机内的定子通电使转子转动而输出的实时总力矩T_e的公式如下：

当仅内定子绕组通电时：

；

当仅外定子绕组通电或内定子绕组和外定子绕组同时通电时：

；

其中，为第j个定子绕组的电阻率；p ₁ 为内定子的凸极的极对数量；/>为内定子（第1个定子）在转子磁通dq坐标系内d轴的自感，/>；/>为内定子（第1个定子）在转子磁通dq坐标系内q轴的自感，/>。

作为本发明的另一个优选实施例，为了优化S3步骤计算得到的实时总力矩T_e|Bm=Bm,min，以提高后续双定子励磁电机节能降耗过程中输出的实时总力矩的准确度，采用自适应遗传神经算法优化S3步骤计算结果，S4步骤中采用自适应遗传神经算法优化迭代所述S3步骤计算得到的实时总力矩T_e|Bm=Bm,min的公式如下：

；

其中，T_e|Bm=Bm,min(k)为第k代实时总力矩，T_e|Bm=Bm,min(k+1)为第k+1代实时总力矩，为自适应遗传神经网络的学习率，/>=0.18，/>为自适应遗传神经网络的迭代权重衰减率，β=e^-5，/>为梯度算子，/>为遗传迭代过程中第k代实时总力矩T_e|Bm=Bm,min(k)的损失函数，/>，为第k代实时总力矩T_e|Bm=Bm,min(k)的范数，，/>为第k代实时总力矩T_e|Bm=Bm,min(k)的绝对值；

所述S3步骤计算得到的实时总力矩T_e|Bm=Bm,min与所述S1计算得到的所述双定子励磁电机的期望实时输出转矩T_em(t)之间的误差值的计算公式如下：

。

通过上述的基于迭代权重衰减率β和倍乘学习率ξ后采用梯度算子不断对遗传迭代过程中第k代实时总力矩T_e|Bm=Bm,min(k)的损失函数的迭代更新解耦，可以根据历史的损失函数梯度值进行不断学习，进而缩放下一代迭代优化时剔除的损失函数的梯度计算值/>，并且本发明提供的优选的自适应遗传神经算法在优化过程中在剔除掉衰减的S3步骤计算得到的实时总力矩T_e|Bm=Bm,min：βT_e|Bm=Bm,min(k)后，再剔除已经调整过学习率的损失函数的梯度计算值，进而从损失函数的倍乘学习及其调整，以及权重衰减率两方面调整S3步骤计算得到的实时总力矩T_e|B_m=B_m,min，避免了解耦过程中无法正则化原始数据而导致的迭代计算的历代基础逐渐偏离该代真实值越来越远，进而导致输出的最优实时力矩T_e,best的偏差，进而增大了双定子励磁电机的输出电流过大或力矩过大所导致的整体耗能过多的缺陷发生，或者输出的电流小于电动汽车期望达到的电流或力矩达不到电机期望输出的力矩，导致双定子励磁电机的无谓空转耗能。

作为本明的另一个优选实施例，为了限定在整个矢量控制方法控制双定子励磁电机输出的力矩使电动汽车做功的能耗达到节能降耗的目标，即做功效率达到75%以上，因此，在双定子励磁电机的控制优化过程中，限定输出的内定子绕组电流或外定子绕组电流在单独做功或内定子绕组和外定子绕组同时通电串联或并联带动转子励磁转动输出转矩做功的效率必须达到75%以上，作为控制内定子绕组和/或外定子绕组的电流，进而控制双定子励磁电机节能降耗工作的限定条件，所述S5步骤中计算所述双定子励磁电机做功效率η的公式如下：

；

其中，和/>分别为在使总气隙磁通密度/>最小时第j个定子绕组在转子磁通dq坐标系内d轴输入电压和q轴输入电压；

；

其中，和/>分别为在使总气隙磁通密度/>最小时第j个定子与转子在转子磁通坐标系内d轴的磁通量和q轴的磁通量。

需要说明的是，在本发明提供的S4步骤中的自适应遗传神经算法优化后在输出符合与期望实时输出转矩T_em(t)之间的误差值的最优实时总力矩T_e,best后，会根据T_e,best反向优化S34步骤中输出的在该旋转周期内自周期的总气隙磁通密度最小化的情况下的最优转子旋转角度，并记录此刻第j个定子绕组在转子磁通dq坐标系内d轴输入电流 />、q轴输入电流/>和转子旋转角速度/>，并以反向优化后的上述参数继续反向优化已经记录符合总气隙磁通密度最小情况下的第j个定子与转子在转子磁通坐标系内d轴的最优磁通量/>和q轴的磁通量/>，输出新的基于误差值小于8%情况下的/>和/>，并基于此和上述已经反向优化后/>、/>和/>，进一步代入上述公式，计算第j个定子绕组在转子磁通dq坐标系内d轴输入电压和q轴输入电压：

；

其中，可以根据反向优化得到转子旋转角速度/>，以上述限定的内定子绕组单独通电情况下/>、外定子绕组单独通电情况下/>，内定子绕组和外定子绕组同时通电情况下/>反向求取；

同样地，在根据S4步骤自适应遗传神经算法优化后的最优实时总力矩T_e,best，进一步计算双定子励磁电机的做功效率η，在符合做功效率η大于75%的符合节能降耗的力矩输出的情况下，输出符合该限定条件的最优实时总力矩，并继续根据符合该限定条件的最优实时总力矩继续反向优化S34步骤中输出的在该旋转周期内自周期的总气隙磁通密度最小化的情况下的最优转子旋转角度，并记录此刻第j个定子绕组在转子磁通dq坐标系内d轴输入电流/>、q轴输入电流/>最终以符合做功效率η大于75%情况下的最优实时总力矩反向优化得到的第j个定子绕组在转子磁通dq坐标系内d轴输入电流/>、q轴输入电流/>分别进行反帕克变换后，分别继续输送给第一PWM控制模块和第二PWM控制模块，分别转换为内定子的三相交流电输入控制信号和/或外定子的三相交流电信号节能降耗矢量控制对内定子绕组和/或外定子绕组的三相交流电输入值，实现电动汽车的双定子励磁电机适应于不同情景下的电动汽车行驶需求，节能降耗优化矢量控制双定子励磁电机的内定子绕组和/或外定子绕组的两相通电转换开关的启闭以及内定子绕组与外定子绕组中相应的每一相绕组电线的串联或并联，以为电动汽车实时供能行驶。

如图16所示，本发明还提供一种采用如上任一实施例提供的所述方法的双定子励磁电机节能降耗矢量控制系统，包括移动速度测量模块、期望实时输出转矩计算模块、串并联继电器控制模块、晶体管启闭控制模块、第一角速度传感器、第二角速度传感器、第一三相输入电流采集模块、第二三相输入电流采集模块、第一Clark变换模块、第二Clark变换模块、第一Park变换模块、第二Park变换模块、总力矩优化控制模块、自适应遗传神经优化模块、双定子励磁电机做功效率计算模块、第一反Park转换模块、第二反Park转换模块、第一PWM控制模块和第二PWM控制模块；

其中，移动速度测量模块，用于实时监测电动汽车移动速度v(t)；

期望实时输出转矩计算模块，用于构建所述双定子励磁电机的输出转矩T_m(t)与电动汽车实时移动速度v(t)的关系模型；根据电动汽车移动期望实时速度v_e(t)所处区间范围，计算得到所述双定子励磁电机的期望实时输出转矩T_em(t)；

串并联继电器控制模块，用于根据所述期望实时输出转矩计算模块的控制策略选择内定子绕组单独通电工作、外定子绕组单独通电工作以及内定子绕组与外定子绕组中相应的每一相绕组电线的串联或并联；

晶体管启闭控制模块包括第一晶体管启闭控制模块和第二晶体管启闭控制模块；所述第一晶体管启闭控制模块，用于根据所述期望实时输出转矩计算模块的控制策略控制内定子绕组内的两相通电转换启闭；所示第二晶体管启闭控制模块，用于根据所述期望实时输出转矩计算模块的控制策略控制外定子绕组内的两相通电转换启闭；

第一角速度传感器，用于实时监测转子在内定子绕组通电的单独作用下的实时转速；第二角速度传感器，用于实时监测转子在外定子绕组通电的单独作用下的实时转速；

第一三相输入电流采集模块，用于实时监测内定子绕组的三相输入电流；第二三相输入电流采集模块，用于实时监测外定子绕组的三相输入电流；

第一Clark变换模块，用于对内定子绕组的三相输入电流进行克拉克变换；第二Clark变换模块，用于对外定子绕组的三相输入电流进行克拉克变换；

第一Park变换模块，用于对克拉克变换后的内定子绕组的输入电流进行帕克变换；第二Park变换模块，用于对克拉克变换后的外定子绕组的输入电流进行帕克变换；

总力矩优化控制模块，用于计算所述双定子励磁电机的总气隙磁通密度最小化情况下的转子输出的实时总力矩T_e|Bm=Bm,min；

自适应遗传神经优化模块，采用自适应遗传神经算法优化所述总力矩优化控制模块得到的实时总力矩T_e|Bm=Bm,min，并计算优化得到的最优实时总力矩T_e,best与所述期望实时输出转矩计算模块计算得到的所述双定子励磁电机的期望实时输出转矩T_em(t)之间的误差值，判断误差值是否小于8%，进而选择是否输出此时的所述实时总力矩；若大于8%，则对转子磁通dq坐标系内的内定子电流和/或外定子电流进行调节；

双定子励磁电机做功效率计算模块，用于根据所述自适应遗传神经优化模块得到的最优实时总力矩T_e,best，计算所述双定子励磁电机做功效率η，并判断η是否大于75%，进而选择是否输出最优实时总力矩T_e,best；若小于75%，则对转子磁通dq坐标系内的内定子电流和/或外定子电流进行调节；

第一反Park模块，用于根据所述双定子励磁电机做功效率计算模块输出的最优实时总力矩T_e,best时刻的内定子绕组电流进行反帕克转换；第二反Park模块，用于根据所述双定子励磁电机做功效率计算模块输出的最优实时总力矩T_e,best时刻的外定子绕组电流进行反帕克转换；

第一PWM控制模块，用于根据所述第一反Park转换模块转换后的内外定子绕组电流控制所述双定子励磁电机的节能降耗运转；第二PWM控制模块，用于根据所述第二反Park转换模块转换后的内外定子绕组电流控制所述双定子励磁电机的节能降耗运转。

如图2及图3所示，为本发明还提供的采用如上所述方法控制的双定子励磁电机的结构示意图，包括同心设置的内定子、外定子和嵌套于内定子与外定子之间的表贴式转子，所述转子内表面和外表面均表贴有永磁体，所述转子内表面N极和S极相间隔地表贴有四对永磁体，所述转子外表面N极和S极相间隔地表贴有五对永磁体，一个N极和相应地S极构成一对永磁体；转子的内表面和外表面之间设置有隔磁环21；

具体地，如图2所示，转子内表面逆时针依次环形分别设置有转子内表面第一S极201、转子内表面第一N极202、转子内表面第二S极203、转子内表面第二N极204、转子内表面第三S极205、转子内表面第三N极206、转子内表面第四S极207和转子内表面第四N极208，六个内定子凸极之间逆时针等间隔120°设置有一内定子霍尔传感器：第一内定子霍尔传感器11、第二内定子霍尔传感器12和第三内定子霍尔传感器13，第一内定子霍尔传感器11位于内定子所在平面水平向左方向上，三个内定子霍尔传感器绕内定子所在圆心等间隔120°夹角均匀分布在六个内定子凸极之间；如图3所示，转子外表面逆时针依次环形分别设置有转子外表面第一N极221、转子外表面第一S极222、转子外表面第二N极223、转子外表面第二S极224、转子外表面第三N极225、转子外表面第三S极226、转子外表面第四N极227、转子外表面第四S极228、转子外表面第五N极229和转子外表面第五S极2210，在外定子所在平面垂直方向顺时针等间隔60°设置有一外定子霍尔传感器：第一外定子霍尔传感器31、第二外定子霍尔传感器32和第三外定子霍尔传感器33，第一外定子霍尔传感器31偏离外定子所在平面的垂直向上方向45°，第二外定子霍尔传感器32偏离外定子所在平面的垂直向上方向105°，第三外定子霍尔传感器33偏离外定子所在垂直平面的垂直向上方向165°。

由图2所示，所述内定子为径向等间距设置有六个内定子凸极：分别为逆时针等间隔60°设置的内定子第一凸极101（作为内定子A相首端）、内定子第二凸极102（作为内定子B相首端）、内定子第三凸极103（作为内定子C相尾端）、内定子第四凸极104（作为内定子A向首端）、内定子第五凸极105（作为内定子B相尾端）和内定子第六凸极106（作为内定子C相首端）；两个相邻的内定子凸极之间的夹角为60°，每相隔180°的两个内定子凸极形成内定子绕组的三相交流电中一相的首端和尾端，内定子绕组的三个相的电流输出端串联连接；

如图6所示，每个内定子凸极和均绕有可通入电流的电线形成的单个凸极绕组，内定子的六个单个凸极绕组形成内定子绕组，内定子的各个凸极绕组的连接方式为由作为A相首端的内定子第一凸极101接入三相输入电网的A相正极，然后绕至作为A相尾端的内定子第四凸极104后接入三相输入电网的A相负极，作为B相首端的内定子第二凸极102接入三相输入电网的B相正极，然后绕至作为B相尾端的内定子第五凸极105后接入三相输入电网的B相负极，作为C相首端的内定子第六凸极106接入三相输入电网的C相正极，然后绕至作为C相尾端的内定子第三凸极103后接入三相输入电网的C相负极；作为A向尾端的内定子第四凸极104接出的电线、作为B相尾端的内定子第五凸极105接出的电线以及作为C相尾端的内定子第三凸极103接出的电线汇集在一起接入三相输入电网的负极。两个相邻的外定子凸极上的单个凸极绕组反向串联作为外定子绕组的三相交流电中一相的首端，与其中心对称的另外两个相邻的外定子凸极上的单个凸极绕组反向串联作为外定子绕组的三相交流电中同一相的尾端。

由图3所示，所述外定子为径向等间距设置有十二个外定子凸极：分别为顺时针等间隔30°设置的外定子第一凸极301（其外侧缠绕A相首端绕组第一线圈A1）、外定子第二凸极302（外侧缠绕A相首端绕组第二线圈A2）、外定子第三凸极303（外侧缠绕B相首端绕组第一线圈B1）、外定子第四凸极304（外侧缠绕B相首端绕组第二线圈B2）、外定子第五凸极305（外侧缠绕C相首端绕组第一线圈C1）、外定子第六凸极306（外侧缠绕C相首端绕组第二线圈C2）、外定子第七凸极307（外侧缠绕A相尾端绕组第一线圈A3）、外定子第八凸极308（外侧缠绕A相尾端绕组第二线圈A4）、外定子第九凸极309（外侧缠绕B相尾端绕组第一线圈B3）、外定子第十凸极310（外侧缠绕B相尾端绕组第二线圈B4）、外定子第十一凸极311（外侧缠绕C相尾端绕组第一线圈C3）、外定子第十二凸极312（外侧缠绕C相尾端第二线圈C4）；

如图7所示，每个外定子凸极上均绕有可通入电流的电线形成的单个凸极绕组，外定子的十二个单个凸极绕组形成外定子绕组，外定子第一凸极301和外定子第二凸极302上缠绕的线圈作为A相首端，即A相首端绕组第一线圈A1和A相首端绕组第二线圈A2反向串联作为A相首端，A相首端绕组第一线圈A1的电流输入端接三相交流电输入电网的正极，由A相首端绕组第一线圈A1的电流输出端/>流出电流后接入A相首端绕组第二线圈A1的电流输出端/>，然后电流由A相首端绕组第二线圈A2的电流输入端/>流出，即作为A相首端电流输出后，接入作为A相尾端的A相尾端绕组第三线圈A3和A相尾端绕组第四线圈A4，A相尾端绕组第三线圈A3和A相尾端绕组第四线圈A4也反向串联，电流由A相尾端绕组第三线圈A3电流输出端/>输入后，由A相尾端绕组第三线圈A3电流输入端/>接入A相尾端绕组第四线圈A4电流输入端/>，再由A相尾端绕组第四线圈A4的电流输入端 />接入三相交流电的输入电网的负极，由作为A相尾端的第三线圈A3和第四线圈A4接入三相绕组的尾端串联汇集处；即外定子A相绕组电流方向为输入电网→/>→/>→/>→/>→→/>→/>→/>；

B相首端绕组第一线圈B1和B相首端绕组第二线圈B2反向串联，作为B相首端，B相首端绕组第一线圈B1的电流输出端接三相交流电输入电网的正极，由B相首端绕组第一线圈B1的电流输入端/>流出电流后接入B相首端绕组第二线圈B2的电流输入端/>，然后电流由B相首端绕组第二线圈B2的电流输出端/>流出，即作为B相首端电流输出后，接入作为B相尾端的B相尾端绕组第三线圈A3和B相尾端绕组第四线圈A4，B相尾端绕组第三线圈B3和B相尾端绕组第四线圈B4也反向串联，电流由B相尾端绕组第三线圈B3电流输入端输入后，由B相尾端绕组第三线圈B3电流输出端/>接入B相尾端绕组第四线圈B4电流输出端/>，再由B相尾端绕组第四线圈B4的电流输出端/>接入三相交流电的输入电网的负极，由作为B相尾端的第三线圈B3和第四线圈B4接入三相绕组的尾端串联汇集处；即外定子B相绕组电流方向为输入电网→/>→/>→/>→/>→/>→/>→→/>；

外定子C相的C相首端和C相尾端的各个凸极上的线圈缠绕和电流流向与A相相同，在此不做赘述，即外定子C相绕组电流方向为输入电网→→/>→/>→/>→→/>→/>→/>。

以图4为例，在内定子绕组和外定子绕组均通电时，转子内外表面的永磁体与内定子和外定子在一端为并联磁路另一端为串联磁路；进而可以减少全部是串联磁路进行混合励磁时的无谓功耗。

本发明提供的双定子励磁电机在每个周期内顺时针旋转90°，每经历四个周期完成一个360°的周向旋转。

本申请提供的基于非侵入式感知技术的变压器管理方法可采用在一个或多个其中包含有程序代码的存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。机器可读存储介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体，可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。机器可读存储介质的例子包括但不限于：相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里的发明后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由上面的权利要求指出。

Claims (10)

1.双定子励磁电机节能降耗矢量控制方法，所述双定子励磁电机节能降耗矢量控制方法用于具有一端为并联磁路另一端为串联磁路的表贴式且同心设置的内定子、外定子和中间转子嵌套的双定子励磁电机的节能降耗矢量控制，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1：实时监测电动汽车移动速度 v(t)，构建所述双定子励磁电机的输出转矩T_m(t)与电动汽车实时移动速度v(t)的关系模型；根据电动汽车移动期望实时速度v_e(t)所处区间范围，计算得到所述双定子励磁电机的期望实时输出转矩T_em(t)，并选择内定子绕组和外定子绕组的两相通电转换开关的启闭以及内定子绕组与外定子绕组中相应的每一相绕组电线的串联或并联；

S2：实时采集内定子绕组的三相输入电流、外定子绕组的三相输入电流；进行克拉克变换以及帕克变换后，分别转换为转子磁通dq坐标系下的内定子输入电流和外定子输入电流；

S3：计算所述双定子励磁电机的总气隙磁通密度最小化情况下的转子输出的实时总力矩T_e|Bm=Bm,min；

S4：采用自适应遗传神经算法优化所述S3步骤计算得到的实时总力矩T_e|Bm=Bm,min，并计算优化得到的最优实时总力矩T_e,best与所述S1步骤计算得到的所述双定子励磁电机的期望实时输出转矩T_em(t)之间的误差值，判断所述误差值是否小于8%；若误差值小于8%，则输出此时的所述实时总力矩，否则重复所述步骤S2-S4；

S5：根据所述S4步骤得到的最优实时总力矩T_e,best，计算所述双定子励磁电机做功效率η，判断其是否大于75%；若η大于75%，则以最优实时总力矩T_e,best时刻的输入电流进行反帕克转换后，控制内外定子绕组的三相输入电流；否则重复所述步骤S1-S5。

2.根据权利要求1所述的双定子励磁电机节能降耗矢量控制方法，其特征在于，所述S1步骤构建的所述双定子励磁电机的输出转矩T_m(t)与电动汽车移动速度v(t)的关系模型：

；

其中，M为电动汽车的质量，γ为电动汽车爬坡时相对于水平面的角度，0°＜γ＜90°；c _r 为电动汽车与地面的摩擦系数，0.70＜c _r ＜0.80；c _d 为电动汽车的风阻系数，0.28＜c _d ＜0.40；A为汽车外部前半部分与空气接触面积；为重力加速度；/>为空气密度；

根据电动汽车移动期望实时速度v_e(t)所处区间，控制内定子绕组与外定子绕组每一路电路的串联或并联的策略如下：

1）、当0km/h＜v_e(t)≤15km/h，控制内定子绕组与外定子绕组中的相应的每一路电路均串联工作；

2）、当15km/h＜v_e(t)≤40km/h，控制内定子绕组单独通电工作或外定子绕组单独通电工作；

3）、当40km/h＜v_e(t)≤70km/h，控制内定子绕组与外定子绕组中的相应的每一路电路均串联工作；

4）、当70km/h＜v_e(t)≤120km/h，控制内定子绕组与外定子绕组中的相应的每一路电路并联工作。

3.根据权利要求1所述的双定子励磁电机节能降耗矢量控制方法，其特征在于，所述S3步骤包括以下步骤：

S31、实时监测转子在内定子绕组通电的单独作用下的实时转速、转子在外定子绕组通电的单独作用下的实时旋转角速度/>；

S32、构建第j个定子与转子在转子磁通坐标系内d轴的磁通量和q轴的磁通量/>计算公式；

S33、根据所述S32步骤的计算结果，计算双定子励磁电机内的定子通电使转子转动而输出的实时总力矩T_e；

S34：构建一个旋转周期内子周期的总气隙磁通密度最小化计算模型：

；

求取使总气隙磁通密度最小时的最优转子旋转角度/>，并记录此刻第j个定子绕组在转子磁通dq坐标系内d轴输入电流/>、q轴输入电流/>和转子旋转角速度/>，其中，j=1,2，当j=1时，第j个定子为内定子；当j=2时，第j个定子为外定子；/>为内定子与转子形成的磁通密度，/>为外定子与转子形成的磁通密度；

其中，为一个旋转周期的子周期内转子的旋转角度，/>=15°；一个旋转周期的子周期为从t_n时刻至t_n+1时刻，n=1,2,3,4,5,6；θ _m 为总气隙磁通密度为时的转子旋转角度；θ _m1 为转子在内定子绕组通电的单独作用下的旋转角度，θ _m2 为转子在外定子绕组通电的单独作用下的旋转角度；p ₁ 为内定子的凸极的极对数量；

S35：将所述S34步骤计算得到的使总气隙磁通密度最小时，第j个定子绕组在转子磁通dq坐标系内d轴输入电流/>、q轴输入电流/>代入至所述S32步骤构建的计算模型和S33步骤构建的计算模型，求得使总气隙磁通密度/>最小时的转子输出的实时总力矩T_e|Bm=Bm,min，B_m,min代表总气隙磁通密度的最小值。

4.根据权利要求3所述的双定子励磁电机节能降耗矢量控制方法，其特征在于，所述S32步骤中构建的第j个定子与转子在转子磁通坐标系内d轴的磁通量和q轴的磁通量计算公式如下：

，

；

其中，为第j个定子的凸极的极对数量，/>=3，/>=5；/>为所述S31步骤采用角速度传感器实时监测转子在第j个定子绕组通电的单独作用下的实时转速；/>为转子的实时转速；/>为第j个定子与转子形成的磁通密度；/>为第j个定子绕组的形成线圈的横截面积；为转子在第j个定子绕组通电的单独作用下的旋转角度；

当内定子绕组与外定子绕组均通电情况下，，此时/>，/>为第j个定子在转子磁通dq坐标系内的漏磁量，/>为第j个定子与转子之间的互感，/>为第j个定子的自感，/>为第j个定子绕组的电阻；当仅内定子绕组通电情况下，/>；当仅外定子绕组通电情况下，/>；

所述S34步骤中第j个定子与转子形成的磁通密度计算公式如下：

；

其中，为第j个定子绕组上每个凸极上的单个绕组线圈缠绕数量，/>为第j个定子绕组通电电流，/>，/>为转子表面与第j个定子之间的缝隙宽度；/>为永磁体的自由空间磁导率，/>=4π×10^-7。

5.根据权利要求4所述的双定子励磁电机节能降耗矢量控制方法，其特征在于，所述第j个定子在转子磁通dq坐标系内的漏磁量的计算公式为：

；

其中，为内定子绕组与外定子绕组均通电时与转子形成的总体电感，/>为转子的自感，/>为转子的泄漏电感，/>为第j个定子的自感。

6.根据权利要求4所述的双定子励磁电机节能降耗矢量控制方法，其特征在于，所述S33步骤中计算双定子励磁电机内的定子通电使转子转动而输出的实时总力矩T_e的公式如下：

当仅内定子绕组通电时：

；

当仅外定子绕组通电或内定子绕组和外定子绕组同时通电时：

；

其中，为第j个定子绕组的电阻率；p ₁ 为内定子的凸极的极对数量；/>为内定子在转子磁通dq坐标系内d轴的自感，/>；/>为内定子在转子磁通dq坐标系内q轴的自感，/>。

7.根据权利要求1所述的双定子励磁电机节能降耗矢量控制方法，其特征在于，所述S4步骤中采用自适应遗传神经算法优化迭代所述S3步骤计算得到的实时总力矩T_e|Bm=Bm,min的公式如下：

；

其中，T_e|Bm=Bm,min(k)为第k代实时总力矩，T_e|Bm=Bm,min(k+1)为第k+1代实时总力矩，为自适应遗传神经网络的学习率，/>=0.18，/>为自适应遗传神经网络的迭代权重衰减率，β=e^-5，为梯度算子，/>为遗传迭代过程中第k代实时总力矩T_e|Bm=Bm,min(k)的损失函数；

；

；

所述S3步骤计算得到的实时总力矩T_e|Bm=Bm,min与所述S1计算得到的所述双定子励磁电机的期望实时输出转矩T_em(t)之间的误差值的计算公式如下：

。

8.根据权利要求3所述的双定子励磁电机节能降耗矢量控制方法，其特征在于，所述S5步骤中计算所述双定子励磁电机做功效率η的公式如下：

；

其中，和/>分别为在使总气隙磁通密度/>最小时第j个定子绕组在转子磁通dq坐标系内d轴输入电压和q轴输入电压；

；

其中，和/>分别为在使总气隙磁通密度/>最小时第j个定子与转子在转子磁通坐标系内d轴的磁通量和q轴的磁通量。

9.采用如权利要求1-8任意一项所述双定子励磁电机节能降耗矢量控制方法的双定子励磁电机节能降耗矢量控制系统，其特征在于，包括移动速度测量模块、期望实时输出转矩计算模块、串并联继电器控制模块、晶体管启闭控制模块、第一角速度传感器、第二角速度传感器、第一三相输入电流采集模块、第二三相输入电流采集模块、第一Clark变换模块、第二Clark变换模块、第一Park变换模块、第二Park变换模块、总力矩优化控制模块、自适应遗传神经优化模块、双定子励磁电机做功效率计算模块、第一反Park转换模块、第二反Park转换模块、第一PWM控制模块和第二PWM控制模块；

所述移动速度测量模块，用于实时监测电动汽车移动速度v(t)；

所述期望实时输出转矩计算模块，用于构建所述双定子励磁电机的输出转矩T_m(t)与电动汽车实时移动速度v(t)的关系模型；根据电动汽车移动期望实时速度v_e(t)所处区间范围，计算得到所述双定子励磁电机的期望实时输出转矩T_em(t)；

所述串并联继电器控制模块，用于根据所述期望实时输出转矩计算模块的控制策略选择内定子绕组单独通电工作、外定子绕组单独通电工作以及内定子绕组与外定子绕组中相应的每一相绕组电线的串联或并联；

所述晶体管启闭控制模块包括第一晶体管启闭控制模块和第二晶体管启闭控制模块；所述第一晶体管启闭控制模块，用于控制内定子绕组内的两相通电转换启闭；所示第二晶体管启闭控制模块，用于控制外定子绕组内的两相通电转换启闭；

所述第一角速度传感器，用于实时监测转子在内定子绕组通电的单独作用下的实时转速；所述第二角速度传感器，用于实时监测转子在外定子绕组通电的单独作用下的实时转速；

所述第一三相输入电流采集模块，用于实时监测内定子绕组的三相输入电流；所述第二三相输入电流采集模块，用于实时监测外定子绕组的三相输入电流；

所述第一Clark变换模块，用于对内定子绕组的三相输入电流进行克拉克变换；所述第二Clark变换模块，用于对外定子绕组的三相输入电流进行克拉克变换；

所述第一Park变换模块，用于对克拉克变换后的内定子绕组的输入电流进行帕克变换；所述第二Park变换模块，用于对克拉克变换后的外定子绕组的输入电流进行帕克变换；

所述总力矩优化控制模块，用于计算所述双定子励磁电机的总气隙磁通密度最小化情况下的转子输出的实时总力矩T_e|Bm=Bm,min；

所述自适应遗传神经优化模块，采用自适应遗传神经算法优化所述总力矩优化控制模块得到的实时总力矩T_e|Bm=Bm,min，并计算优化得到的最优实时总力矩T_e,best与所述期望实时输出转矩计算模块计算得到的所述双定子励磁电机的期望实时输出转矩T_em(t)之间的误差值，判断误差值是否小于8%，进而选择是否输出此时的所述实时总力矩；

所述双定子励磁电机做功效率计算模块，用于根据所述自适应遗传神经优化模块得到的最优实时总力矩T_e,best，计算所述双定子励磁电机做功效率η，并判断η是否大于75%，进而选择是否输出最优实时总力矩T_e,best；

所述第一反Park转换模块，用于根据所述双定子励磁电机做功效率计算模块输出的最优实时总力矩T_e,best时刻的内定子绕组电流进行反帕克转换；所述第二反Park转换模块，用于根据所述双定子励磁电机做功效率计算模块输出的最优实时总力矩T_e,best时刻的外定子绕组电流进行反帕克转换；

所述第一PWM控制模块，用于根据所述第一反Park模块转换后的内外定子绕组电流控制所述双定子励磁电机的节能降耗运转；所述第二PWM控制模块，用于根据所述第二反Park模块转换后的内外定子绕组电流控制所述双定子励磁电机的节能降耗运转。

10.采用如权利要求1-8任意一项所述双定子励磁电机节能降耗矢量控制方法控制的双定子励磁电机，其特征在于，包括同心设置的内定子、外定子和嵌套于内定子与外定子之间的表贴式转子，所述转子内表面和外表面均表贴有永磁体，所述转子内表面多个N极和多个S极相间隔地表贴有四对永磁体，所述转子外表面多个N极和多个S极相间隔地表贴有五对永磁体，一个N极和相应的一个S极构成一对永磁体；

所述内定子为径向等间距设置有六个内定子凸极；所述外定子为径向等间距设置有十二个外定子凸极；每个内定子凸极和每个外定子凸极上均绕有可通入电流的电线形成的单个凸极绕组，内定子的六个单个凸极绕组形成内定子绕组，外定子的十二个单个凸极绕组形成外定子绕组，六个内定子凸极之间逆时针等间隔120°设置有一内定子霍尔传感器，第一内定子霍尔传感器位于内定子所在平面水平向左方向上；在外定子所在平面垂直方向顺时针等间隔60°设置有一外定子霍尔传感器，第一外定子霍尔传感器偏离外定子所在平面的垂直向上方向45°；两个相邻的外定子凸极之间的夹角为30°，两个相邻的外定子凸极上的单个凸极绕组反向串联作为外定子绕组的三相交流电中一相的首端，与其中心对称的另外两个相邻的外定子凸极上的单个凸极绕组反向串联作为外定子绕组的三相交流电中同一相的尾端；在内定子绕组和外定子绕组均通电时，转子内外表面的永磁体与内定子和外定子在一端为并联磁路另一端为串联磁路；

所述双定子励磁电机在每个周期内顺时针旋转90°，每经历四个周期完成一个360°的周向旋转。