电动车力矩分析.pdfVIP

高技术通讯 2005年 l2月 第 l5卷 第 l2期 电动车驱动用永磁同步电机力矩特性 的研究① 代 颖② 崔淑梅 (哈尔滨工业大学 电气工程系 哈尔滨 150001) 摘 要 对影响内置式永磁 同步电机转矩特性的三个关键设计参数——永磁体宽度、定 子绕组匝数及转子铁心外形进行了研究。以具体样机为例，分析了定子绕组匝数、永磁体 充磁方向长度和转子外形对转矩特性的影响。分析结果表明：永磁体宽度接近于整数倍 定子齿距可降低负载脉动转矩；采用偏心分段 圆弧法优化转子外形有利于提高电机 的转 矩特性。通过实验验证 了理论分析 的正确性。 关键词 力矩特性，永磁同步电机，内置式 轴同步电抗 ；P 为极对数； 为电角速度。从公式 0 引 言 (2)、(3)可以看 出，当电机的端电压一定时，电机 的 空载反电势和直、交轴 电抗直接影响电机的转矩大 电力驱动系统是电动车的心脏 ，其性能的优劣 小。对这三个电磁参数影响最大的电机设计参数是 会直接影响电动车的整车性能。内置式永磁同步电 永磁体宽度、定子每相绕组匝数和转子极靴形状 。 机功率密度大、驱动效率高，是电动车驱动电机的主 从转矩大小方面来看，永磁体宽度的大小直接 要类型之一 ，尤其在轿车驱动中具有优势。 影响永磁磁通的大小，永磁体越宽，电机的输 出转矩 对于电动车驱动 电机而言，转矩特性是主要技 就越大。 术指标之一 。电机的低速转矩影响电动车的爬坡能 从转矩波动方面来看，永磁体宽度的变化使得 力和加速性能；电机 的高速转矩影响电动车的巡航 铁心磁阻和感应 电动势波形发生变化 ，导致齿槽转 能力；电机的转矩脉动影响汽车驾驶的舒适性。为 矩和纹波转矩发生变化。这两种波动转矩随永磁体 提高电动车永磁 同步电机驱动系统的转矩特性 ，本 宽度变化的趋势不同，电机脉动转矩 的增大或减小 文以研究工作 中的样机设计为例，对主要的参数进 主要取决于二者之和的增大或减小。永磁体过宽或 行了分析研 究，提 出了提高转矩性能的设计方 过窄都可能导致电机脉动转矩增大 3。 法 121 通过有限元分析得出：当永磁体宽度为整数倍 定子齿距时，负载脉动转矩最小。 1 永磁体宽度对转矩性能的影响 表 l为样机采用不同永磁体宽度时对应的平均 转矩和转矩波动系数(力矩波动峰值之差除以力矩 内置式永磁同步电机的电磁转矩可用式 平均值)。由表 l可知，永磁体宽度为 49ram时，样 T = T +71lm (1) 机的脉动转矩最小。49ram为4倍的定子齿距。 表示[。电磁转矩由永磁转矩和磁阻转矩两部分组 成 ，如公式 表 1 不 同永磁体宽度对应的电磁转矩 ‘ 旦 sin( (2) 和转矩波动系数 perm anent ： 一 y 1儿 ＼V ， ＼厶 ，