[发明专利]基于机电一体化的集成式通用流体机械设计方法及装置

权利要求书

1.一种基于机电一体化的集成式通用流体机械设计方法，其特征在于包括以下步骤：

1)定子设计：

1.1)电驱直径D_a的确定：

电驱直径D_a根据下式来确定：

D_a＝int(D′_a)+1

其中：

A′为电负荷预估值；B′_δ为气隙磁密度预估值；Z_N为额定转速；α_i为计算极弧系数，表示计算极弧宽度与极距的比值；λ为长径比预估值；功率P_N为额定功率，U和I为额定电压和额定电流；

1.2)有效电驱长度L_a的确定：

L_a＝int(L′_a)+1

其中：

L′_a＝λD_a；

1.3)极距τ的确定：

式中，p为级对数；

2)转子设计：

2.1)以下公式求取电驱长度增量

其中：

为定子(10)的有效电驱长度，通过将端部磁通处的电驱绕组(11)归入气隙有效磁通后获得；

L_a为定子(10)长度；

h_m为永磁体(22)的径向最大厚度；

δ为定子(10)外壁至永磁体(22)内壁的气隙径向距离；

h_in为定子(10)外壁处隔离套(11)厚度；当通用流体机械输送介质为气体时，h_in为零；当通用流体机械输送介质为液体时，0＜h_in＜3mm；

2.2)以下式求取有效永磁体(22)长度增量

式中A₁、A₂、A₃和A₄分别为系数，取值如下：

2.3)以下式求取永磁体(22)轴向长度L_m：

其中：

为有效永磁体(22)长度，和定子(10)的有效电驱长度一样，通过将端部磁通处的匝链电枢绕组,归入气隙有效磁通后获得；

2.4)由步骤3)中的永磁体(22)轴向长度L_m和步骤1)中的定子(10)长度L_a，可知L_m＞L_a；

此时，将永磁体(22)两端均伸出定子(10)的两端，从而分别获得永磁体(22)两端的伸出长度ΔL_m1和ΔL_m2，两者满足下式：

2.5)永磁体(22)两端部等宽；相比于永磁体(22)两端部，永磁体(22)的两条侧边则均为修剪结构，并满足以下关系式：

其中：

α为永磁体(22)的侧边与转子(20)轴线所形成的夹角角度；

β₁为在转子(20)横截面上，永磁体(22)上的修剪起始位置距离侧边所占的角度；

β₂为在转子(20)横截面上，永磁体(22)的两侧边之间所占的角度；

Δh_m＝h_m-Δh_m1，h_m为永磁体(22)的径向最大厚度，Δh_m1为永磁体(22)的修剪起始位置距离侧边的径向厚度；

R为永磁体(22)的侧边倒角；

3)通用流体机械的额定功率P_N的取值范围以及和流体做功功率P_f的匹配关系如下式：

其中：

ρ为输送介质的密度；g为重力加速度；H为通用流体机械的额定扬程；Q为通用流体机械的额定流量；U为额定电压；I为额定电流；η为通用流体机械的效率。

2.根据权利要求1所述的一种基于机电一体化的集成式通用流体机械设计方法，其特征在于：λ的取值范围为0.6～1.5。