電動(dòng)汽車用內(nèi)置式永磁無刷直流電機(jī)設(shè)計(jì)研究

劉建林　馮垚徑　高磊　楊凱

摘要：設(shè)計(jì)一臺電動(dòng)汽車用內(nèi)置式永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)，分析氣隙尺寸、永磁體厚度、定子繞組匝數(shù)等主要結(jié)構(gòu)參數(shù)對電機(jī)效率、轉(zhuǎn)矩電流比的影響，針對電動(dòng)車輛復(fù)雜的工況對比分析不同負(fù)載率下電機(jī)的運(yùn)行性能，完成優(yōu)化樣機(jī)研制及測試.研究結(jié)果表明：在機(jī)械加工能力允許的前提下，適當(dāng)減小氣隙長度可提高電機(jī)低速區(qū)性能；在兼顧成本的同時(shí)，適當(dāng)增加永磁體用量可提升電機(jī)整體性能；適當(dāng)減少繞組匝數(shù)可提高電機(jī)高速區(qū)性能，但會導(dǎo)致低速區(qū)的轉(zhuǎn)矩電流比下降.電機(jī)在額定負(fù)載時(shí)整體效率最高，說明設(shè)計(jì)方案對額定點(diǎn)的選取合理；轉(zhuǎn)矩電流比隨負(fù)載率的增加而增大，分析認(rèn)為這與輸出轉(zhuǎn)矩中的磁阻轉(zhuǎn)矩分量有關(guān)，這是內(nèi)置式永磁電機(jī)與表貼式永磁電機(jī)的一個(gè)重要區(qū)別，設(shè)計(jì)需要特別注意.樣機(jī)測試結(jié)果表明：恒轉(zhuǎn)矩區(qū)和恒功率區(qū)的轉(zhuǎn)矩、功率都滿足驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)要求.

關(guān)鍵詞：永磁無刷直流電機(jī)；轉(zhuǎn)矩電流比；負(fù)載率；內(nèi)置式

中圖分類號：TM315 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

稀土永磁無刷直流電機(jī)是隨著電力電子技術(shù)及新型永磁材料的發(fā)展而迅速成熟起來的一種新型電機(jī)，具有體積小、重量輕、效率高、慣量小和控制精度高等優(yōu)點(diǎn)[1-2]

5優(yōu)化樣機(jī)及測試

根據(jù)關(guān)鍵參數(shù)、負(fù)載率等因素對電機(jī)性能的影響結(jié)果，對樣機(jī)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了優(yōu)化.主要的設(shè)計(jì)參數(shù)優(yōu)化結(jié)果如表4所示.

6結(jié)論

1） 設(shè)計(jì)了一臺電動(dòng)汽車用內(nèi)置式永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)，并分析了電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)對效率、轉(zhuǎn)矩電流比的影響.在機(jī)械加工能力允許的前提下，適當(dāng)減小氣隙長度可提高電機(jī)低速區(qū)性能；在兼顧成本的同時(shí)，適當(dāng)增加永磁體用量可提升電機(jī)整體性能；適當(dāng)減少繞組匝數(shù)可提高電機(jī)高速區(qū)性能，但會導(dǎo)致低速區(qū)的轉(zhuǎn)矩電流比下降.

2） 分析了不同負(fù)載率下電機(jī)的性能.電機(jī)的效率在輕載時(shí)較低，重載時(shí)較高，額定負(fù)載時(shí)電機(jī)整體效率最高，說明設(shè)計(jì)方案對額定點(diǎn)的選取合理；轉(zhuǎn)矩電流比隨負(fù)載率的增加而增大，主要是由于輸出轉(zhuǎn)矩中存在著與電流成平方正比關(guān)系的磁阻轉(zhuǎn)矩分量導(dǎo)致的，這是內(nèi)置式永磁電機(jī)與表貼式永磁電機(jī)的一個(gè)重要區(qū)別.

3） 根據(jù)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案研制了樣機(jī)并完成性能測試.測試結(jié)果表明，樣機(jī)在恒轉(zhuǎn)矩區(qū)和恒功率區(qū)的轉(zhuǎn)矩、功率都滿足驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)要求，樣機(jī)綜合性能符合應(yīng)用需要.

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