王春喜

摘 要：隨著我國能源問題的不斷擴(kuò)大以及環(huán)境問題的影響，傳統(tǒng)的汽車產(chǎn)業(yè)正在改變開發(fā)的方式，正在逐漸的向電動(dòng)的方向轉(zhuǎn)變，各個(gè)國家的汽車廠商都在進(jìn)行電動(dòng)汽車的研究，而電機(jī)系統(tǒng)作為電動(dòng)汽車的核心部件更是受到了足夠的重視，但是從目前的情況來看，電動(dòng)汽車用電機(jī)的設(shè)計(jì)大部分還是使用的傳統(tǒng)工頻電電機(jī)的設(shè)計(jì)方法，這種方法在運(yùn)行的時(shí)候是非常復(fù)雜的，而且采用這種傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法是滿足不了電動(dòng)汽車的實(shí)際需求的，基于此種情況，該文從電動(dòng)汽車對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的實(shí)際需求出發(fā)，以永磁同步電機(jī)為例子，對(duì)電動(dòng)汽車用永磁同步電機(jī)的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行分析，并對(duì)相關(guān)的問題進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車 永磁同步電機(jī) 設(shè)計(jì)方法 分析 研究

中圖分類號(hào)：TM933 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）03（c）-0102-01

作為電動(dòng)汽車中的一個(gè)核心部件，驅(qū)動(dòng)電機(jī)會(huì)因其好壞而引起電動(dòng)汽車性能上的優(yōu)劣性，而電動(dòng)汽車的整體研究性也主要表現(xiàn)在電動(dòng)汽車研究的研究領(lǐng)域，目前，電動(dòng)汽車的主要涉及方法還取決于傳統(tǒng)的工頻供電電機(jī)的設(shè)計(jì)，這也就是說相對(duì)于額定運(yùn)行的電動(dòng)汽車來說，穩(wěn)定的設(shè)計(jì)方法才是關(guān)鍵，該文主要是對(duì)電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的特點(diǎn)進(jìn)行分析，提出基于電動(dòng)汽車的特點(diǎn)和設(shè)計(jì)的方法。

1 電動(dòng)汽車用永磁同步電機(jī)設(shè)計(jì)方法研究情況

現(xiàn)階段對(duì)電動(dòng)汽車用永磁同步電機(jī)的設(shè)計(jì)方法主要還是源自于工頻供電電機(jī)的設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)的步驟大致也是相同的，主要包括以下幾個(gè)方面內(nèi)容：（1）尺寸設(shè)計(jì)問題。尺寸主要包括定子的內(nèi)外徑尺寸、轉(zhuǎn)子的內(nèi)外徑尺寸以及轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的選擇；（2）繞組的設(shè)計(jì)問題；主要是選擇繞組的形式以及所設(shè)計(jì)的繞組參數(shù)，還要調(diào)整永磁體的尺寸以及齒槽的尺寸；（3）對(duì)磁路的計(jì)算，通過電機(jī)的等效磁路計(jì)算，設(shè)計(jì)齒槽的尺寸以及調(diào)整主要的尺寸；（4）對(duì)工作性能的計(jì)算。計(jì)算額定轉(zhuǎn)速點(diǎn)的矩角特性以及功率的特性，如果沒有真正的滿足技術(shù)的要求，那么就需要重新對(duì)尺寸和繞組的參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)；從以上的計(jì)算步驟中不難看出，現(xiàn)階段的電動(dòng)汽車用永磁同步電機(jī)設(shè)計(jì)方法是可以完成相應(yīng)的設(shè)計(jì)任務(wù)，但是并不能將電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的特點(diǎn)明顯的發(fā)揮出來，所以說電動(dòng)汽車用永磁同步電機(jī)的設(shè)計(jì)方法還并沒有完全的成型，還需要進(jìn)一步的努力。

2 電動(dòng)汽車用永磁同步電機(jī)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

（1）電動(dòng)汽車用永磁同步電機(jī)的設(shè)計(jì)是和控制器以及控制策略是聯(lián)系在一起的。因?yàn)閭鹘y(tǒng)的工頻供電電機(jī)大多數(shù)情況下都是在額定的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行的，這種電機(jī)并不會(huì)考慮到控制策略方面的問題，而所說的電動(dòng)汽車?yán)秒姍C(jī)較其就有很大的區(qū)別，因?yàn)樗枰凑照麄€(gè)車的運(yùn)行情況來進(jìn)行相應(yīng)的工作，而整車工作狀態(tài)的改變還是由整車以及控制器的控制策略來決定的，如果傳統(tǒng)的電機(jī)在運(yùn)行的時(shí)候沒有及時(shí)的考慮到這一點(diǎn)的話，在進(jìn)行電機(jī)設(shè)計(jì)的時(shí)候就會(huì)使最終設(shè)計(jì)的結(jié)果出現(xiàn)一定的誤差，最主要的是傳統(tǒng)的電機(jī)運(yùn)行不考慮這一點(diǎn)也是不符合電動(dòng)汽車電機(jī)運(yùn)行的真實(shí)情況的，所以說電動(dòng)汽車用永磁同步電機(jī)的設(shè)計(jì)是和控制器以及整個(gè)車控制策略是聯(lián)系在一起的。

（2）電動(dòng)汽車用永磁同步電機(jī)的設(shè)計(jì)和整個(gè)車的設(shè)計(jì)是緊密相關(guān)的。車在設(shè)計(jì)的時(shí)候留給電機(jī)的空間其實(shí)是隨著車的設(shè)計(jì)頻繁調(diào)整的，因此就需要我們的研究人員在車鋼開始設(shè)計(jì)尺寸的時(shí)候，就要及時(shí)的先設(shè)計(jì)出空間內(nèi)電機(jī)的實(shí)際輸出功率的能力，將車給定的尺寸稱為定子外徑，而現(xiàn)階段所采用的尺寸公式都是定子內(nèi)徑，所以說研究人員要及時(shí)的給出一個(gè)尺寸方面的公式，以此來適應(yīng)電動(dòng)汽車電機(jī)快速計(jì)算的相關(guān)要求。

（3）電動(dòng)汽車用永磁同步電機(jī)的設(shè)計(jì)是有很大的計(jì)算量的。因?yàn)殡妱?dòng)汽車用永磁同步電機(jī)的工作情況會(huì)隨著車倆的實(shí)際行駛狀態(tài)而出現(xiàn)相應(yīng)的變化，在計(jì)算電機(jī)參數(shù)的時(shí)候，要計(jì)算多個(gè)工作點(diǎn)的情況，這樣的話，就要求研究人員在電機(jī)設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中，需要找到一種合適的方法，這種方法要能夠及時(shí)的體現(xiàn)出電機(jī)的特性；

3 電動(dòng)汽車用永磁同步電機(jī)中主要性能的設(shè)計(jì)

3.1 電機(jī)工作性能的計(jì)算方法

電機(jī)計(jì)算的關(guān)鍵是其工作性能，這是對(duì)電機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)，在工頻供電電機(jī)的工作性能計(jì)算中，向量圖決定了其運(yùn)行變量，所以在這種設(shè)計(jì)中會(huì)通過給不同的功率變化并且結(jié)合電阻參數(shù)來計(jì)算電機(jī)的頻繁而定轉(zhuǎn)速的，電機(jī)的額定運(yùn)行轉(zhuǎn)速下的電流和功率等相關(guān)性能需要注意工頻供電電機(jī)在進(jìn)行工作時(shí)的計(jì)算，這需要供電電壓為給定的額定電壓，而電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)是不同的，這也就使電機(jī)的控制策略和電機(jī)的反電設(shè)計(jì)值不同，因此在電機(jī)的實(shí)際運(yùn)行時(shí)會(huì)出現(xiàn)供電電壓不成為恒定電壓的情況，如果此時(shí)還是按照之前的算法進(jìn)行計(jì)算的話是很有可能出現(xiàn)誤差的。

3.2 過載倍數(shù)的計(jì)算方法

電動(dòng)汽車用永磁同步電機(jī)的過載倍數(shù)有兩方面的好處，一方面可以有效的反映出電機(jī)的實(shí)際過載能力，另一方面還能夠制約電機(jī)弱磁擴(kuò)速比。傳統(tǒng)的過載倍數(shù)計(jì)算大多是通過計(jì)算電機(jī)在不相同的轉(zhuǎn)速下出現(xiàn)的矩角特性，在矩角的特性上找到電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的最大值，也就是說這一轉(zhuǎn)矩的最大值就代表了電機(jī)的整體過載能力的大小。需要注意的是，有些時(shí)候工作人員會(huì)用熱負(fù)荷來確保電機(jī)的發(fā)熱值不會(huì)超過給定的值，因?yàn)闊嶝?fù)荷能夠確保電機(jī)的溫度有一個(gè)穩(wěn)定上升的過程，而電動(dòng)汽車的電機(jī)在工作時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)是隨時(shí)都有變化的，更重要的是，電動(dòng)汽車在計(jì)算出電機(jī)在給定的負(fù)載下，能夠達(dá)到極限溫度的最長時(shí)間是多少。

4 電動(dòng)汽車用永磁同步電機(jī)的設(shè)計(jì)方法

（1）對(duì)電機(jī)主要尺寸的設(shè)計(jì)。首先要得到電機(jī)的大體設(shè)計(jì)方案，要先能夠滿足整個(gè)車頻繁調(diào)整尺寸的相關(guān)要求。

（2）對(duì)額定工作性能的設(shè)計(jì)。對(duì)額定工作性能的設(shè)計(jì)主要是將電機(jī)控制策略引入工作性能的設(shè)計(jì)中，通過計(jì)算電機(jī)的實(shí)際工作性能來測(cè)試其運(yùn)行狀態(tài)，以此來滿足額定設(shè)計(jì)方案的額定性能指標(biāo)。

（3）對(duì)磁路、繞組以及電路參數(shù)的設(shè)計(jì)。在進(jìn)行這部分電機(jī)電路設(shè)計(jì)時(shí)要確保同步電機(jī)與永磁同步電機(jī)分開，因其最終成型的電機(jī)需要調(diào)整的次數(shù)較多，所以電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的設(shè)計(jì)方案也需要分開進(jìn)行設(shè)計(jì)，只有這樣才能有一個(gè)準(zhǔn)確的解析計(jì)算方法對(duì)該參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，從而提高設(shè)計(jì)的效率。

（4）通過實(shí)際運(yùn)行情況計(jì)算電機(jī)性能。以最終從電動(dòng)汽車的角度出發(fā)來優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，這就需要工作人員要在不同的電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)下計(jì)算出優(yōu)化設(shè)計(jì)方案的指標(biāo)，最終得到一個(gè)理想的溫度指標(biāo)方案。

（5）弱磁擴(kuò)速比和過載倍數(shù)的計(jì)算。電機(jī)在不同的過載倍數(shù)下所達(dá)到的極限溫度是不同的，只有在確定電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速和最高轉(zhuǎn)速的過載倍數(shù)，才能得到電機(jī)帶載的弱磁擴(kuò)速比，才能將兩項(xiàng)參數(shù)拿去進(jìn)行比對(duì)，從而調(diào)整設(shè)計(jì)方案，而這最終能夠得到的也是滿足電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩指標(biāo)的可行性方案之一；可以說基于電機(jī)控制策略的工作性能計(jì)算方法是電動(dòng)汽車用永磁同步電機(jī)設(shè)計(jì)的一個(gè)最基礎(chǔ)性的環(huán)節(jié)，也是實(shí)現(xiàn)電機(jī)弱磁擴(kuò)速比和過載倍數(shù)的一個(gè)關(guān)鍵性的前提。它與傳統(tǒng)的計(jì)算方法相比較的話，引入這種控制策略可以有效的提高設(shè)計(jì)的精度。

參考文獻(xiàn)

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