电动汽车CPPM双永磁同步电机研究

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电动汽车对驱动电机的宽范围弱磁提出了更高要求。然而,稀土永磁同步电动机由于直轴磁路存在高磁阻的稀土永磁极,需要很大的直轴电枢电流实现弱磁,导致铜耗增加,特别是气隙磁场波形变坏,高速时产生较大的铁耗,与此同时永磁体尚存在退磁风险。现有混合励磁同步电机通常采用电刷送入励磁电流,降低了运行可靠性。CPPM电机弱磁时导磁机壳饱和严重,使得电机调磁能力下降。为此本文研究一种新型的CPPM双永磁同步电机,该电机能满足电动汽车的宽范围调速要求,同时又具有低速大转矩的能力,在电动汽车驱动电机领域有良好应用前景。
  本文首先对目前常用的电动汽车驱动电机进行了综述,分析了永磁同步电机、混合励磁同步电机以及CPPM混合励磁同步电机的特点,阐述了本课题研究的目的和意义;其次对CPPM双永磁同步电机的结构作了介绍,较为详细分析了该电机的基本关系,重点讨论了CPPM双永磁同步电机的调磁特性,并用有限元法计算了其主要参数和运行特性,通过实验验证了部分特性;接着对CPPM双永磁同步电机进行了电磁设计,就8极24槽、8极36槽和12极36槽三种极槽配合进行了比较分析,同时对一字式、分段一字式和V字式三种不同转子结构进行电磁场和应力场的仿真分析,并比较了钕铁硼和铁氧体两种永磁材料电机;最后根据优化设计方案,结合实验室现有的条件试制出了样机,并对样机进行了比较系统实验,包括空载反电动势实验、空载特性实验和负载实验,实验结果表明样机设计是合理的。
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