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1、龙源期刊网 http:/永磁同步电机在新能源汽车上的研究作者：何锦军孙宾来源：科学与信息化2018年第08期摘 要 电机是一种能够进行电能和机械能的双向变换装置，从目前新能源汽车使用驱动电机出发，探讨了新能源汽车使用的永磁同步电机的工作原理与设计分析。关键词 新能源汽车；永磁同步电机；Maxwell及RMxprt随着全球能源局势的日趋紧张和生态环境的日益恶化，新能源汽车的开发与应用问题已成为各国汽车产业积极探索的焦点，而永磁同步电机是新能源汽车上的核心部件，所以研究永磁同步电机非常重要。本论文主要介绍目前新能源汽车采用的永磁同步电机，驱动电机的运行工况大体可分为两种：长时间连续运行和短时间峰值
2、运行。因此，驱动电机的设计原则是：一是在永磁同步电机额定额定功率和扭矩下加速爬坡、急加速和急减速的工况下，电机需要短时间运行在峰值工作点，其次驱动电机高效运行区域范围尽可能大，最后永磁同步电机地运行状态是受整车及控制器控制。1 永磁同步电机的结构原理永磁同步电动机与普通异步电动机的不同是转子结构，转子上安装有永磁体磁极，图a就是一个安装有永磁体磁极的转子，永磁体磁极安装在转子铁芯圆周表面上，称为凸装式永磁转子。图b是另一种安装有永磁体磁极的转子，永磁体磁极嵌装在转子铁芯表面，称为嵌入式永磁转子，嵌入式永磁转子，永磁体嵌装在转子铁芯内部，为防止永磁体磁通短路，在转子铁芯开有空槽或在槽内填充隔磁材
3、料。图c在永磁转子上加装笼型绕组，接通电源旋转磁场一建立，就会在笼型绕组感生电流，转子就会像交流异步电动机一样起动旋转1。2 永磁同步电机的设计研究永磁同步电机计算主要包括两个方面：一是电机电磁相关的参数二是确定电机结构相关的参数。永磁同步电机最大的一点就是电机气隙中的磁场是由永磁体激励产生的，对于不同的永磁体材料、形状及加工工艺，其磁性能也是随之变化的，此外，对于不同的转子磁路结构，电机的性能表现也是不尽相同的，所以永磁同步电机的设计较复杂。就目前研究来看，永磁同步电机现有的设计分析方法主要包括三大类：“路算”、“场算”及“场路结合”。具体主要包括以下几种：磁网络等效析法、磁路等效分析法及场
4、路结合法等。2.1 磁网络等效分析法磁网络等效的概念被提出在20世纪60年代，直到80年代此方法被用于异步感应电机的设计中，随后得到快速发展。其思路是根据磁路结构把电机内部空间分布的磁场划分为多个单元体，每个单元体内磁通密度分布是相对均匀的，而对于每个单元体再利用磁路等效的方法进行分析计算，最后将每个单元体用节点连接就构成了磁网路等效。2.2 磁路等效分析法永磁同步电机设计分析方法中最常见的就是磁路等效法，把电机中的永磁体等效成磁动势源或磁通源，再根据永磁同步电机磁路结构，将其内部空间、非线性磁场等效为多段线性磁路，假设每段线性磁路中的磁通是分布均匀的，这样就简化了磁路计算。这种方法直观、运算
5、量小，但本方法单纯的用于永磁同步电机设计是不合适的，必须辅以其他方法。2.3 场路结合法电机基于“场”设计方法，不容易确定一些参数或系数，因此利用“场”算的分析计算方法先获得参数或系数的精确值，再使用等效磁路或等效磁网络分析，这样就形成了永磁同步电机场路结合的设计分析法。这种方法的好处是减少了经验参数的应用，大大提高了设计计算的精确性2。3 新能源汽车使用的永磁同步电机的设计研究新能源汽车驱动用永磁同步电机是高功率密度及高转矩密度的特点，使得永磁同步电机不仅要采用高性能的永磁体作为恒定磁场激励源，而且在电机运行时要提供大电流，对电机的尺寸又有要求，所以新能源汽车驱动用永磁同步电机设计步骤如下：
6、其一选择磁路结构形式，对于永磁同步电机不同的转子磁路结构，其性能各异，要综合考虑新能源汽车驱动特点和电机制造成本等因素选定大致的转子结构形式。其二为满足新能源汽车驱动电机主要尺寸、磁路及绕组参数的特点，永磁同步电机采用基于“路”的解析计算方法。其三电机尺寸及参数的优化 利用 RMxprt软件工具优化磁体尺寸、气隙长度和定子槽口宽度等参数。最后利用 Maxwell对转子结构改进及气隙磁密波形采用有限元分析，得到最终永磁同步电机设计方案3。4 结束语本文探讨了永磁同步电机的结构并对其设计特点进行了详细的分析，为新能源汽车永磁同步驱动电机设计奠定了良好的基础。参考文献1 吴世华.电动汽车用永磁同步电机设计方法及相关问题的研究D.哈尔滨：哈尔滨工业大学学位论文，2010.2 王伟.车用永磁同步电机的参数匹配，协调控制与性能评价研究D.长春：吉林大学学位论文，2010.3 袁中胜.新能源汽车驱动用永磁同步电机的设计D.哈尔滨：哈尔滨工业大学学位论文，2013.