电动汽车用低成本永磁电机设计与分析.doc

电动汽车用低成本永磁电机设计与分析

2万字 47页 原创作品，独家提交，已通过查重系统

摘要 电机是电动汽车的核心部件之一。稀土永磁同步电机因其效率高、调速性能好等优点得到广泛应用。然而随着稀土永磁材料价格的不断提高，稀土永磁电机的制造成本不断攀升，因此研究并开发电动汽车用低成本永磁电机具有较高的实际意义。相对于稀土永磁材料，铁氧体永磁材料价格低廉，本文提出了一种混合式永磁材料的新型电机，称为混合磁材料永磁电机(HPMM)。所提出的混合磁材料电机的关键在于其激励结合了稀土永磁和铁氧体永磁。
为了广泛地研究混合磁材料电机，分别设计了并联磁路(PMC)和串联磁路(SMC)的混合磁材料电机模型，并对永磁体的极弧系数及厚度等进行了参数化分析，确定了最佳参数范围，优化了电机结构。然后对电机的磁通和磁密、反电势、转矩、可靠性及退磁情况进行了详细的仿真分析。由于稀土永磁和铁氧体永磁的性能差异，并联磁路的混合磁材料电机和串联磁路的混合磁材料电机均可以在高绕组系数的情况下提供低的总谐波失真。而且，并联型混合磁材料电机(PMC-HPMM)消耗较少的稀土永磁材料，并且产生的齿槽转矩较低，而串联型混合磁材料电机(SMC-HPMM)需要特别消耗铁氧体，其产生的齿槽转矩也更低。此外，并联型混合磁材料电机和串联型混合磁材料电机均采用了单层集中绕组和容错齿，使电机的可靠性得到提高。在研究两电机的退磁情况时，发现铁氧体存在部分退磁。所有的理论分析都采用时步有限元方法进行了评估，结果验证了理论分析的正确性和可行性。


关键词：电动汽车 稀土永磁 铁氧体永磁 混合永磁材料 高可靠性 有限元分析