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        基于鐵氧體材料制造的高品質(zhì)低成本電動(dòng)汽車(chē)電機(jī)

        2017-12-08 15:50:57M.Kimiabeigi
        汽車(chē)文摘 2017年3期
        關(guān)鍵詞:矯頑力剩磁鐵氧體

        基于鐵氧體材料制造的高品質(zhì)低成本電動(dòng)汽車(chē)電機(jī)

        電動(dòng)汽車(chē)成為汽車(chē)行業(yè)主要的發(fā)展趨勢(shì)。電機(jī)作為電動(dòng)汽車(chē)的關(guān)鍵部件,各汽車(chē)制造商都進(jìn)行了大量研究。車(chē)用電機(jī)中稀土永磁電機(jī)是目前應(yīng)用中綜合性能最好的電機(jī)。但是,稀土永磁電機(jī)成本較高,且可能引發(fā)安全問(wèn)題。而相應(yīng)的替代解決方案即采用鐵氧體永磁電機(jī)得到了廣泛應(yīng)用。但是,鐵氧體永磁電機(jī)在應(yīng)用過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)剩磁密度和矯頑力較低的問(wèn)題。針對(duì)該問(wèn)題,基于電磁學(xué)對(duì)鐵氧體永磁電機(jī)進(jìn)行了轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分析,并給出解決鐵氧體永磁電機(jī)存在兩個(gè)主要問(wèn)題的方法。

        永磁體材料經(jīng)磁化至技術(shù)飽和,去掉外磁場(chǎng)后所保留的磁場(chǎng)被稱(chēng)為剩余磁場(chǎng)強(qiáng)度,簡(jiǎn)稱(chēng)剩磁,其可作為永磁材料產(chǎn)生磁場(chǎng)強(qiáng)度的指標(biāo)。為解決鐵氧體永磁電機(jī)中永磁體轉(zhuǎn)子剩磁密度較低的問(wèn)題,在設(shè)計(jì)鐵氧體轉(zhuǎn)子時(shí)將轉(zhuǎn)子上的繞組采用輻射式結(jié)構(gòu),使磁路結(jié)構(gòu)下電機(jī)每一極的磁通由相鄰兩個(gè)鐵氧體轉(zhuǎn)子并聯(lián)提供,這樣電機(jī)的每極磁通會(huì)增大,解決鐵氧體材料本身剩磁密度較小的問(wèn)題。永磁體材料在飽和磁化后,當(dāng)外磁場(chǎng)退回到零時(shí)其磁感應(yīng)強(qiáng)度并不退到零,只有在原磁化場(chǎng)相反方向加上一定大小的磁場(chǎng)才能使磁感應(yīng)強(qiáng)度退回到零,該磁場(chǎng)稱(chēng)為矯頑磁場(chǎng),簡(jiǎn)稱(chēng)矯頑力,其可作為永磁材料保持其原始磁化狀態(tài)能力的指標(biāo)。為解決鐵氧體材料矯頑力較低這一問(wèn)題,通過(guò)提高鐵氧體材料中鐵(Fe)單質(zhì)含量(5.6%提高至5.9%)、3價(jià)鋁(Al)離子(Al3+)含量,來(lái)提高鐵氧體材料的矯頑力。需要注意,提高Al3+含量會(huì)造成磁化強(qiáng)度減小,因此改變其含量還需要考慮磁化強(qiáng)度的要求。此外,在對(duì)鐵氧體材料進(jìn)行預(yù)燒時(shí),將溫度提高至1200℃可進(jìn)一步提高矯頑力?;谑惺垭姍C(jī)進(jìn)行電機(jī)原型制造,通過(guò)有限元分析和臺(tái)架試驗(yàn),分析了原型電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)、靜態(tài)扭矩、退磁承受能力和成本。結(jié)果表明,基于鐵氧體材料制造的電機(jī)在性能上超過(guò)了許多市售的電機(jī),且在成本上具有較大優(yōu)勢(shì)。

        M.Kimiabeigi et al.IEEE Transactions on Industrial Electronics,Vol.63,No. 01,Jan 2016.

        編譯:張振偉

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