【摘 要】
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电动汽车由于节能环保的优点,成为汽车行业重要发展方向。电机作为电动汽车的电驱动系统,直接影响着电动汽车的动力性和续航里程。目前,永磁辅助同步磁阻电机（Permanent Magnet Assisted Synchronous Reluctance,PMA-SynRM）结合永磁同步电机和同步磁阻电机的特点,具有功率密度高、效率高、调速范围宽及少稀土的优点,拥有广阔的应用前景。但目前传统PMA-Syn
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电动汽车由于节能环保的优点,成为汽车行业重要发展方向。电机作为电动汽车的电驱动系统,直接影响着电动汽车的动力性和续航里程。目前,永磁辅助同步磁阻电机（Permanent Magnet Assisted Synchronous Reluctance,PMA-SynRM）结合永磁同步电机和同步磁阻电机的特点,具有功率密度高、效率高、调速范围宽及少稀土的优点,拥有广阔的应用前景。但目前传统PMA-SynRM存在齿槽转矩大、转矩脉动高以及转矩分析复杂等问题,为了解决齿槽转矩和转矩脉动大的问题,本文提出了磁极不对称永磁辅助同步磁阻电机结构。在分析PMA-SynRM基本结构与运行原理的基础上,本文结合定转子结构设计,提出了一种磁极不对称PMA-SynRM拓扑结构,建立其空载等效磁路模型与q轴等效磁路模型,分析电机磁路的合理性;对电机的空间矢量图与dq轴电感之间关系进行分析,得出dq轴电感表达公式,研究冻结磁导率法分离永磁转矩和磁阻转矩,为验证PMA-SynRM与永磁同步电机和同步磁阻电机相比具有更高转矩做基础。为了减小电机齿槽转矩、降低转矩脉动以及进一步提高磁阻转矩占比,本文提出了适用于磁极不对称PMA-SynRM的优化方案;分析电机结构参数与电机性能之间的关系,选取对电机性能影响较大的参数以及所选参数最佳的取值区间,弥补传统Taguchi法全局寻优能力差的缺点;在此基础上,利用Taguchi法选取优化变量以及约束条件,并建立非标准型的正交矩阵对电机结构参数进行多目标优化;为分析优化后的电机结构,进行了静态场分析与瞬态场分析,将优化后电机结构与电机优化前、永磁同步电机以及同步磁阻电机三者进行对比,验证所提出电机结构和优化方案的可行性;为验证电机的损耗在合理的数值内,进行了电机铁损的仿真分析,可得电机损耗在较低范围内。建立磁极不对称PMA-SynRM数学模型,选取了适用于本文电机结构的MTPA控制;为验证磁阻转矩得到有效利用,将MTPA控制与id=0控制进行对比,同时对MTPA控制所得出转矩与转速曲线进行分析,验证所用控制方法的有效性。根据电机结构设计以及有限元仿真,试制磁极不对称PMA-SynRM样机;搭建了电机实验平台,并对样机进行实验验证。实验表明,样机的齿槽转矩、空载反电势、机械特性实验值均与仿真值吻合,验证了本文的理论和仿真分析的正确性。
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