内置式永磁同步电动机具有效率高、能量密度高、抗去磁能力强等优点,广泛应用于电动汽车用电机中。为了满足汽车的起动、爬坡等需要,车用电机峰值功率一般为额定功率的2倍左右。峰值功率下的负载电流可能会超过或接近于选用的开关管的最大电流。为了确保开关管的安全工作,同时保证电机能输出峰值功率,应尽量减少峰值转矩时的电流。一种方法是通过修改转子结构,提高峰值功率时的转矩电流化。
对内置式永磁同步电动机的转子做了优化,在减少磁钢用量的同时增加了输出转矩。优化过程中使用了根据电机磁路模型求得的电感和磁链参数,但该方法的缺点是没有考虑磁路饱和对参数的影响,而车用电机峰值功率时磁路饱和现象严重,因此无法采用该方法准确分析问题。另一方法是直接用有限元软件计算,但由于电机的电感和磁链参数位置,因此需要在一定电流和电流角度范围的许多点上尝试计算,比较后求得峰值转矩下的最小电流和对应的弱磁角。该方法计算量大、耗时长,并且很难找到追案子设计参数与最大转矩之间的关系。
本文针对该问题,提出一种解析的方法,先在静态电磁场计算出不同方案的交直轴电感和空载磁链参数,以此初步求得峰值功率时对应的最小电流的弱磁角,随后再利用有限元精确求解。并且求得的电机参数可分别求得永磁转矩分量和磁阻转矩分量,从而找到他们随转子设计参数的变化规律,为转子优化提供依据。