电动汽车用双层永磁体IPMSM优化分析
摘要：
提出一种电动汽车用双层永磁体内置式永磁同步电机（interior permanent magnet synchronous machine，IPMSM），分析其基本电磁关系，进行优化分析。采用有限元分析软件建立电机结构模型，分析单边气隙长度不同时气隙磁密及谐波畸变率变化规律；研究了不同定子槽口宽度下电机齿槽转矩的变化趋势；通过改变第二层永磁体两侧隔磁桥间距Rib及第一层永磁体中间隔磁桥与转轴距离O2，获得电机输出转矩与转矩纹波的变化规律；分析双层永磁体尺寸变化时的电机效率，得到最优永磁体尺寸参数。样机试验表明：实测值与仿真值基本吻合，验证了样机设计的合理性。
关键词：电动汽车；双层永磁体；内置式永磁同步电机；优化分析；样机试验
DOI：10.15938/j.emc.2017.10.005
中图分类号：TM 315
文献标志码：A
文章编号：1007-449X（2017）10-0030-10
21世纪面临能源与环境双重压力，电动汽车以其节能、环保的双重优势，成为汽车工业的必然选择和重要发展方向[1-4]，发展电动汽车成为保障能源安全和实现低碳经济的重要途径之一。电机作为电动汽车的动力设备，其效率、成本、可靠性、耐用性、尺寸及噪声[5]等性能参数直接影响电动汽车的综合性能指标。
目前电动汽车驱动用电机主要包括：感应电机、直流电机、开关磁阻电机及永磁同步电机[3，6-7]。感应电机应用较为广泛，功率覆盖宽、工艺成熟、环境适应能力强、扭矩波动小、可靠性高，但存在控制系统复杂，效率和功率密度偏低等问题。直流电机启动力矩大、运转平稳、控制系统较为简单，但换向器的存在使其在维护性、过载能力及高速运行方面受到一定限制，影响直流电机的进一步推广应用。开关磁阻电机作为一种具有较大开发潜力的新型电机，具有可靠性高、成本低、结构简单、高速潜力大等优点，但存在转矩波动大、噪声等问题[7-8]。
永磁同步电机具有功率密度高、全工作区域高效、体积小和动态性能良好等优点，特别适合用作电动汽车驱动电机[9-13]。按永磁体在转子上的不同位置，永磁同步电机的转子磁路结构一般可分为两种：表面式、内置式。相对于表面式磁路结构，内置式转子结构永磁同步电机在永磁转矩的基础上叠加了磁阻转矩。磁阻转矩的存在有助于提高电机的过载能力和功率密度，而且易于弱磁调速[13-16]，扩大恒功率运行范围。同时，内置式永磁同步电机具有永磁体抗去磁能力强、转子冲片机械强度高、性能稳定等优点，为电动汽车驱动用...
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