電動汽車用少稀土內(nèi)置V型永磁同步電機的研究.pdf

1、近幾年來，由于稀土永磁材料價格上漲迅速，具有稀土永磁體用量少、功率密度高等優(yōu)點的少稀土內(nèi)置V型永磁同步電機（Less Rare-Earth Interior V Permanent Magnet Synchronous Machine，LRE-IVPMSM）在電動汽車上的應(yīng)用越來越廣泛。本文從LRE-IVPMSM的方案設(shè)計、結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化、溫度場分析和仿真、機械應(yīng)力分析和仿真等幾個方面進(jìn)行了研究。
　　首先，采用了有限元仿真和解析分

2、析相結(jié)合的方法，分析了磁橋?qū)挾?、永磁體厚度、永磁體槽跨距角和定子槽口寬度對電機電磁性能的影響，確定了電機結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計規(guī)律。針對LRE-IVPMSM運行在高速點時轉(zhuǎn)矩波動較大的情況，本文采用了轉(zhuǎn)子錯極的方法在降低較少電磁轉(zhuǎn)矩的前提下，大幅度降低了電機的轉(zhuǎn)矩波動。
　　其次，對比分析了極槽配合、永磁體分層結(jié)構(gòu)對電機電磁轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)矩波動等電磁性能的影響，確定了LRE-IVPMSM采用8極48槽和單層永磁體結(jié)構(gòu)的最優(yōu)設(shè)計方案。針對LRE-

3、IVPMSM存在的交叉耦合現(xiàn)象，本文采用的電感計算方法考慮了交叉耦合的影響，分析了交叉耦合對電感分布的影響規(guī)律，為LRE-IVPMSM的精確控制提供理論依據(jù)。此外，分析了電機整個工作區(qū)域的電壓、電流、損耗以及效率的分布規(guī)律。
　　再次，對LRE-IVPMSM的溫度分布規(guī)律進(jìn)行了分析。通過仿真得到電機各部分的損耗，然后采用等效的方法計算了LRE-IVPMSM氣隙和定子繞組導(dǎo)熱系數(shù)。隨后分析了在不同工況下的LRE-IVPMSM溫度場分

4、布圖，確定了LRE-IVPMSM的溫升最高點和電機各部分的最高溫度，驗證了電機方案的可靠性和合理性。
　　最后，針對LRE-IVPMSM的轉(zhuǎn)速較高、磁橋?qū)挾容^小的結(jié)構(gòu)特點，分析研究了電機的機械結(jié)構(gòu)強度。在分析計算了電機受到的各種載荷后，通過有限元軟件ANSYS進(jìn)行了其應(yīng)力分布的仿真，分析了多種工況下不同載荷對電機應(yīng)力分布的影響，為LRE-IVPMSM結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了重要的借鑒。另外為了確保電機電磁方案的合理性，驗證了LRE-IVPM