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电动汽车用永磁同步电机设计
作者：徐斌
来源：《中小企业管理与科技·下旬刊》2016年第03期
摘 要：近年来，环境污染与能源问题引起了人们的广泛关注。永磁同步电机具有功率密度高、调速范围广、效率高、尺寸小等优点，在电动汽车中应用前景广阔。该文通过分析电动汽车对驱动电机性能的要求，研究电动汽车用永磁同步电机的结构与工作原理，设计出电动汽车永磁同步电机设计方案。选择合适的磁路结构，估算出满足汽车性能要求所需要的电机基本参数与尺寸。
关键词：电动汽车；永磁同步电机；永磁 1 电动汽车对驱动电机性能的要求
电动汽车运行工况多变复杂，因此对驱动电机的性能、尺寸都有相应的要求：①在电池电量一定的情况下行驶里程是电动汽车性能的关键因素，为了提高汽车的续航里程，要求电动机能耗低、效率高。②汽车在行驶中会走烂路低速行驶，也会走高速路高速行驶，会运行于多种不同工况之中，要求电机调速范围宽泛。③汽车在运行中会频繁起步、加速、制动减速、爬坡等，要求电机具有较大的启动转矩，在设计中可选取较大的过载系数。④为了增大汽车车内空间、便于电机布置同时减轻汽车重量，要求电机比功率较大、体积小、尽量采用较高的额定电压。
2 永磁同步电机总体设计
电动汽车用永磁同步电机总体设计首先需要确定电机的磁路结构，选用合理的计算方法确定电机各部件的尺寸参数，基本确定出电机的原型。
2.1 转子磁路结构选择 转子磁路结构对永磁同步电机的驱动性能产生很大影响，是电机设计阶段首先要考虑的问题。隔磁桥能有效控制磁漏系数的大小，因此合理设计隔磁桥很重要[1]。磁漏系数小电机的抗去磁能力减弱，磁漏系数大所需永磁体量就多。因此需要对电机的磁路结构进行合理设计以满足电动汽车对驱动电机的要求。
不同的磁路结构对电机的电感参数影响很大，主要根据永磁体布置与转子位置不同分为表面置式与内置式，如图1所示。由于永磁体内置式切向式永磁同步电机转矩输出能力比其他电机强、调速范围宽、结构紧凑、运行可靠。因此选用该种结构形式为本课题研究对象。 2.2 永磁体材料与尺寸选择 目前，永磁同步电机永磁体材料采用稀土材料钕铁硼[2]，它具有很高的矫顽力和磁能积，磁能积是普通铁氧永磁体的6倍以上。因此本电机转子永磁体用稀土材料钕铁硼NdFe35作为永磁体材料。磁通面积的大小由永磁体的宽度决定，永磁体的退磁由厚度决定[3]。
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2.3 主要尺寸与电机负荷计算与选择 电动汽车在行驶中会受到来自地面的摩擦阻力、空气的风阻力，同时也会受到加速阻力、爬坡阻力。根据汽车行驶方程式 3 永磁同步电机参数与尺寸的确定
3.1 电机主要参数的确定 根据电动汽车已知参数，对电动汽车主要运行工况进行计算分析，根据公式（1）到（5），初步估算出电机的基本性能参数，如表1所示。
为了达到电机的性能指标要求，运用公式（6）、（7）计算出电机的外形尺寸、永磁体、定子槽型尺寸。所需参数见表2。 确定电机估算结果如表3。 4 小结
文章首先介绍电动汽车不同运行状况对电机的要求，根据要求来确定永磁同步电机的性能参数，以满足电动汽车的要求。根据目标参数综合分析比较后确定转子结构为内置切向式的永磁同步电机为本论文研究对象。通过计算初步确定永磁同步电机的基本尺寸、绕组类型、定子槽型等。最后通过解析计算得出永磁同步电机各参数初选数值。 参考文献：
[1]赵云，李叶松.永磁同步电机宽范围最大转矩控制[J].电工技术学报，2010，25（7）：45-50.
[2]代颖.电动车驱动用永磁同步电机的研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2004. [3]温有东.电动汽车用永磁同步电机的研究[D].哈尔滨工业大学，2012. [4]程福秀，林金铭.现代电机设计[M].机械工业出版社，1993.
[5]CaiChi.lan，WangXiao.gang，BaiYue.wei，et al.Motor Drive System Design for Electric Vehicle[R].Shanghai：Shanghai Second Polytechnic University：2011.
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电动汽车用永磁同步电机设计
