电动汽车用高功率密度宽调速永磁电机

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1、电动汽车用高功率密度宽调速永磁电机林德芳(中国科学院电工研究所，北京100080，苏州工业圆区和鑫电器有限公司，江苏苏州215021)PermanentMagnetMotorwithbothHighPowerDensityandWideSpeedRangefortheElectricVehiclesLINDc-fang(InstituteofElectricalEngineeringChineseAcademyofSciences,Bcijing100080,China)(SuzhouIndustrialParkHexin

2、ElectricApplianceCo．，Ltd．JiangsuSuzhou215021，China)摘要：主要包括：1)提高车用永磁电机性能的新途径；2)内置式永磁同步电机设计研究．通过有限之磁场分析，对表面贴装式和内置式永磁同步电机进行设计、分析、模拟与优化；3)高功率密度宽调速军用内置式永磁同步电机优化设计及其相关技术。关键词：内置式永磁同步电机，双层磁钢，三层磁钢，齿槽转矩，有限元方法，优化设计Abstract：ThiSpaperpresentSthePermanentMagnetMotorwithbothHigh

3、PowerDensityandWideSpeedRangefortheElectriCVehiCles．ThemainpointShavebeenabletobesummarizedasfollOWS．1)NewwaysofimprovingtheperformanceofPMmotors．2)DeSignStudyoftheIPMSM．AfiniteeIementanalysiSforthedesign，analysiS，SimulationandoptimizationforbothSPMSMandIPMSMiSdiS

4、CUSsedandtheresultsarepresented．3)OptimizeddesignoftheinteriorPMsynchronousmotorwithbothhighpowerdensityandwidespeedrangeforEVandrelevanttechnology．Keywords：InteriorPMsynchronousmotor，doublemagnet，three一1ayermagnet，coggingtorque，EMFmethod，optimizeddesign1．引言汽车的排气污

5、染、噪声、燃油存放的火灾隐患等问题，越来越引起人们的关注，电动汽车成为汽车发展新发向。电动汽车混合动力汽车(HEV)、是解决能源危机和环境污染的重要途径。其中驱动电机和传动系统是电动汽车的莺要部分，电动汽车用驱动电机制约着中国电动汽车的研发及其产业化进程。HEV和EV用永磁驱动电机主要有“表面贴装式”永磁同步电机(SPMSM)和“内置式”永磁同步电机(IPMSM)。电机设计必须更新观念：1．最佳的电机设计原则，不能满足于达到最佳性能，而应该是最佳性能价格比，最佳性能体积比；2．电机设计还应从机电一体化整体指标考虑，应使控制

6、系统的简化，得益于优良的电机性能。如果要使车用永磁驱动电机BLM综合性能功能提高，以传统的电机设计方法已没有多少“油水”可挤r，必须寻找新途径。为此，我们在给欧美用户设计内置式永磁同步电机中，针对HEV和Ev用永磁驱动电机性能要求，采用高磁密聚磁、电流和温度去磁补2l偿，纛弦波气隙磁场的建立、弱磁扩逮麴获褥和转矩波动熬抑制等俸了一魑研究，并在承磁无删电帆(PMBLM)、永磁阉步电机(PldSM)翮永磁交流伺服嗽机(ACSM)和永磁无刷轮瑰机(PMWM)产菇中得到斑髑[1][2]【3】。内鬣式永磁同步电视畿产生

7、磁隰转矩，蒯予高速运行藕频繁癌动，实现离效、嵩如力、宽调速、快响应的平稳运孬。2。车用永磁同步电机(p骼骐)主要结构根攒磁钢在转予率静放置位鬟，PMSM露分魏表瑟贴装式<慝1左)和内置式(髓1右)。幽瞿式磁钢优点鼹真聚磁效应，极靴保护磁镧，产生磁阻转矩，有利乎电动汽车高速运行鞠频繁起动。瘸2整体磁钢内置式永磁鳓步奄视(IPMSkl)割面辫。IPMSM的d轴穰赣辘磁路如图3所示。整体磁钢的肉置式永磁网步电机d辅电感嬲褪q轴魄感Lq如图4辑示。圈l典型的PMSM举同永磁转子结构耀2整体磁铡内嚣式永磁同步嗽机(IPMSM)割预黼

8、鬻3内鬻式永磁霹步魁魏d鞠帮q辆磁路目4女#m目自口^mmH步自机d#自感u目q轴电盛岫*意用从囤3、4可知I：由于内置式永磁耐步电机d一轴磁路必须途径磁钢，而鞋钢磁阻根大，崮此d一轴电感Ld较小．q一轴雉蹄造径磁阻很小的转子铁心，q一轴电瞎Lq较大．因此，对于JPb(SH，转子为典型的凸极结构，凸楹效