电动汽车用永磁同步电机永磁体最佳工作点分析

电动汽车用永磁同步电机永磁体最佳工作点分析孙玉玲。刘艳，林伟义奇瑞新能源汽车技术有限公司，安徽芜湖241009摘要永磁同步电机应用在电动汽车及混合动力汽车上已经十分普及，不仅因为永磁同步电机具有尽可能宽广的弱磁调速范围，能够在电机最大功率不变的条件下提高电动汽车的起动加速能力及低速爬坡能力，而且永磁同步电机具有较高的功率密度比。应用在电动汽车上，更为有效地降低电动汽车的质量，从而提高电动车效率。关键词电动汽车；永磁同步电机；永磁材料；最佳工作点中图分类号U46363L文献标识码A文章编号10038639201104001205THESELECTIONOFMAGNETOPTIMUMOPERATINGPOINTFOREVSPMSMSUNYULING，LIUYAH，LINWEIYICHERYNEWENERGYVEHICLETECHNOLOGYCOLTD，WUHU241009，CHINAABSTRACTTHEPMSMISWIDELYAPPLIEDONELECTRICVEHICLESANDHYBRIDVEHICLESBECAUSETHEPMSMNOTONLYHASWIDEFIELDWEAKSPEEDRANGETOIMPROVEACCELERATIONANDLOWSPEEDCLIMBINGABILITYUNDERCONDITIONSOFINVARIABLEMAXIMUMPOWER，BUTALSOHASHIGHERPOWERDENSITYAPPLIEDONELECTRICVEHICLES，ITCANDECREASETHEVEHICLEWEIGHTMOREEFFECTIVELYSOASTOIMPROVEITSEFFICIENCYKEYWORDSELECTRICVEHICLES；PMSMPERMANENTMAGNETSYNCHRONOUSMOTOR；PERMANENTMAGNETMATERIAL；OPTIMUMOPERATINGPOINT本论文由两部分组成，第一部分提出一种永磁高温下使用时磁损失较大。体工作点的计算，当永磁材料的退磁曲线有拐点由于钕铁硼永磁材料的温度时，进行去磁校核计算，即计算出电机运行时可能系数较高，造成其磁性能稳出现的最大去磁电流用以求出此时的工作点，此定性较差，一般的钕铁硼永点必须保证高于退磁曲线的拐点，避免产生不可逆磁材料在高温下使用时，其退磁。第二部分在第一部分永磁体工作点选择适当退磁曲线的下半部分要发生的基础上，设计了一款电机，两轮样机在经过台架弯曲，见图1。为此使用普通验证后。电机的性能满足要求。钕铁硼永磁材料时，一定要校核永磁体的最大去磁工作1永磁体最佳工作点的计算11稳定性设计为了保证电动汽车永磁电机的电气性能不发生变化。能长期可靠地运行，要求永磁材料的磁性能保持稳定。通常用永磁材料的磁性能随环境、温度和时间的变化率来表示其稳定性主要包括热稳定性、磁稳定性、化学稳定性和时间稳定性。永磁材料的温度特性还可用居里温度和最高工作温度来表示，随着温度的升高，磁性能逐步降低，当升至某一温度时，磁化强度消失，该温度就称为永磁材料的居里温度，叉称居里点。钕铁硼永磁材料的不足之处就是居里温度较低。温度系数较高，剩磁密度日的温度系数可达013KQ，内禀矫顽力的温度系数达一O607K一，因而图1钕铁硼永磁材料的退磁曲线点，以增强其可靠性。对于超高矫顽力的钕铁硼永磁材料，内禀矫顽力已可大于2000KAM其退磁曲线在150OC时仍为直线。退磁曲线所表示的磁通密度与磁场强度间的关系，只有在磁场强度单方面变化时才存在实际上，永磁电机运行时受到作用的退磁磁场强度是反复变化的。永磁材料的退磁曲线随着温度的不同而随之变化，如图2所示。开始拐弯的点称为拐点，当退磁磁场强度不超过拐点K时，回复线与退磁曲线的直线段相重合；当退磁磁场强度超过拐点后，新的回复线就不再与退磁曲线重合。为了使永磁电机的磁性能在运行过程中保持稳定，在选择永磁体的尺寸时，就要选择拐点以上的点。此点与永磁体的尺寸修改稿收稿日期20101217作者简介孙玉玲1982，女，毕业于安徽理工大学自动化专业，目前工作于奇瑞新能源汽车技术有限公司。主管设计师，研究方向为新能源车电机的电磁场设计，已拥有1O余篇专利知识产权。汽车电器2O11年第4期自信心是人生最强的支柱I；_LLL麟电流峰值221A要远远大于刚加上57NMFF的电流峰值197A，初步判断此时磁场发生了变化，磁链降低，线反电动势降低，从而导致电流升高。重新做一轮空载虚拟试验，此时，2000RRAIN电机的线反动势曲线如图12所示。称耔面1时闯MS图12电机退磁后。2OOORRAIN时的线反电动势波形由图8和图L2可以看出，相同转速下，电机的线反电动势峰值波形的峰值下降了30V，根据；式中卜反电动势；广反电动势系数；。广一永磁体的磁链；P一电机的极对数。由上式可以得出O1856降低至0147，永磁体退磁。鉴于第一轮设计电机的永磁体退磁，重新设计电机，设计内转子电机的磁极仍旧为6极，但是永磁体的总长由第一轮的110MM缩短为100MM永磁体的材料由N38SH更换为磁性能和温度性能更好的N38UH。永磁体尺寸为L61TLNL；A23ME；C100MM。PN05XTRXSXL0155JN一一一UJJJ与退磁曲线的交点在拐点之上，在台架上测试电机的线反电动势曲线如图13所示。12O8O40喜0、送一40一8OL2O时间M8图13电机的线反电动势曲线LO经过车辆耐久性能测试，电机的线反电动势曲线保持不变，电机永磁体没有发生退磁现象。电机的效率曲线如图L4所示。图14电机的效率曲线3总结根据国家财政部、科技部、工业和信息化部和国家发展改革委20103230号文件附件第八条第三项规定“对动力电池等关键零部件提供不低于5年或10万公里以先到者为准的质保”。电机作为电动汽车的关键零部件这就要求电动汽车驱动电机要满足5年或者107Y公里的基本质保要求。因此，合理设计驱动电机的永磁体尺寸尤为重要。参考文献1唐任远现代永磁电机理论与设计M北京机械工业出版社，19972李钟明，刘卫国稀土永磁电机M北京国防工业出版社1999编辑唐兴年T为了确保汽车电器杂志的编校品质，本刊特；设作者自校流程。经过几年的实践，确实收到一定效J果，作者在自校稿中发现的问题都得到了及时更正。；但也发现部分作者对自校稿很敷衍，草草看跟便回复“没问题”，而事实上确实仍有问题。J因此，诚恳希望每一位作者收到自校函后，将其；打印出来因在电脑上有时确实不太容易看出错误，认真逐字逐句通读。