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1、电动汽车用永磁同步电机浅析摘要：本文首先介绍了目前常用的电动机类型；然后着重介绍电动汽车用永磁同步电机在设计制造过程中可能会遇到的关键技术问题，还介绍了一些目前应用比较广泛的永磁同步电机的控制策略。关键词：电动汽车；永磁同步电机；关键技术；控制策略SuperficialAnalysisofPermanentMagnetSynchronousMotorinElectricVehicleAbstract：Thearticlefirstintroducesthetypeofmotorsusedcommonlynow,thenintroducethekeytechnologyproblemin
2、thedesignandmanufactureofpermanentmagnetsynchronousmotors,andalsodescribessomecontrolstrategiesofthepermanentmagnetsynchronousmotors.Keywords：electricvehicle;permanentmagnetsynchronousmotor;keytechnology;controlstrategy0引言当今环保和能源问题备受关注，为解决这些问题，电动汽车呈现加速发展的趋势；同时电动汽车容易实现智能化，有助于改进和提高车辆的安全和使用性能。电动汽车对
3、其驱动系统的要求是转矩控制能力良好,转矩密度高,运行可靠性及在整个调速范围内的效率尽可能高,从而保证车辆具有良好的动力性能和操控性,同时在车载动力电池未能取得突破的情况下,延长车辆的续驶里程。研究并开发出高水平的电机驱动控制系统,对提高我国电动汽车驱动系统水平及电动汽车的产业化具有[1]重要意义。随着永磁材料性能的提高和成本的降低,永磁同步电动机以其高效率、高功率因数和高功率密度等优点,正逐渐成为电动汽车驱动系统的主流电机之一。1概述永磁电动机既具有交流电动机的无电刷结构、运行可靠等优点,又具有直流电动机的调速性能好的优点,且无需励磁绕组,可以做到体积小、控制效率高,是当前电动汽车电动
4、机研发与应用的热[2]点。永磁电动机驱动系统可以分为无刷直流电动机(BLD-CM)系统和永磁同步电动机(PMSM)系统。永磁同步电动机(PMSM)系统具有高控制精度、高转矩密度、良好的转矩平稳性以及低噪声的特点,通过合理设计永磁磁路结构能获得较高的弱磁性能,提高电动机的调速范围,因此在电动汽车驱动1[3]方面具有较高的应用价值,已经受到国内外电动汽车界的高度重视,并在日本得到了普遍的应用,是一种比较理想的电动汽车驱动系统。日本1965年就开始研制电动车,于1967年成立了日本电动车协会。1996年,丰田汽车公司的电动车RAV4就采用了东京电机公司的插入式永磁同步电机作为驱动电机,其下属
5、的日本富士电子研究所研制的永磁同步电机可以达到最大功率50kW,最高转速1300r/min。1998年1月,尼桑公司研发的新一代电动小客车在美国加利福尼亚州投入使用。驱动电机采用了钕铁硼材料,电机体积很小。[4]表1为该电动车驱动电机的技术指标。表1日本尼桑公司电动小客车驱动电机指标外形尺寸/mm206×300最大转矩/N*m160重量/kg39最大输出功率/kW62-1极数8最大速度r*min13100额定输出/kW40(连续)最大效率/%95额定电压/V180(交流)2关键技术永磁同步电机关键技术可以分为两大类:一类是以电机本身作为主体的关键技术,包括永磁同步电机设计、制造及永磁材
6、料的研究等,这类关键技术,更加关注永磁同步电机本身的特性和性能、制造工艺及新型永磁材料在电机制造中的应用及发展；另一类是以电机为被控对象的关键技术,主要着力于电机的控制性能如电机运行的稳定性、电机的运行效率、电机的带载能力、特殊场合下的特殊应用等,这类关键技术主要解决如何保证永磁同步电机高效、可靠启动和运行的问题。本文主要讨论第二类永磁同步电机关键技术中的电机结构设计、电机转矩特性以及电机控制策略,下面先简要介绍永磁同步电机的相关技术。2.1电机结构设计永磁同步电机的功率因数大，效率高，功率密度大，是一种比较理想的驱动电机。但正由于电磁结构中转子励磁不能随意改变，导致电机弱磁困难，调速
7、特性不如直流电机。目前，永磁同步电机理论还不如直流电机和感应电机完善，还有许多问题需要进一步研究，主要有以下两方面。1)电机效率:永磁同步电机低速效率较低,如何通过设计降低低速损耗,减小低速额定电流是目前研究的热点之一。2)电机的弱磁能力:永磁同步电机由于转子是永磁体励磁,随着转速的升高,电动机电压会逐浙达到逆变器所能输出的电压极限,这时要想继续升高转速只有靠调节定子电流的大小和相位增加直轴去磁电流来等效弱磁提高转速。电机的弱磁能力大小主要与直
