电动汽车混合永磁辅助磁阻同步电机研究

针对铁氧体永磁辅助式同步磁阻电机可能出现的不可逆退磁问题,研究了电动汽车驱动用铁氧体和钕铁硼混合永磁辅助磁阻同步电机。用有限元方法研究了混合永磁辅助磁阻同步电机的转子结构,包括磁钢槽形状和相关尺寸的优化,重点研究电机峰值工况下铁氧体的不可逆退磁问题,并与其他电机做了比较分析。研究结果表明,混合永磁电机与铁氧体电机成本接近,但转矩脉动率小,并较好地解决了铁氧体永磁材料的不可逆退磁问题。     

车用永磁电机在不同工况下的温升分析

针对内置式永磁驱动电机功率密度高、工作环境差、体积和散热面积小而引起的绕组易烧损、磁钢易退磁等问题,分析了车用永磁驱动电机损耗随工况的变化规律以及损耗分布情况,并利用有限元计算软件,建立内置式永磁驱动电机的3-D流固耦合有限元模型,计算分析了电机在不同运行工况下的温升大小和分布情况。制造了实验样机,实验测试了样机在额定工况下的绕组和磁钢温升,并与仿真结果对比,验证了有限元仿真的准确性。     

基于混合式磁钢转子结构的电动车用永磁磁阻电机优化设计

针对电动车用永磁驱动电机中稀土永磁成本过高的问题,提出了一种新型永磁磁阻电机。采用基于钕铁硼和铁氧体的混合式磁钢转子结构,大幅降低电机制造成本,显著提升电机性价比。并针对新型永磁磁阻电机转矩脉动过大、转矩输出能力不足的问题,进一步提出切向混合式磁钢转子结构,对切向磁钢混合配比及位置放置参数进行优化设计。搭建基于JMAG和PSPICE的MATLAB联合仿真平台,对新型电机的稳态和动态性能进行了仿真实验,实验结果验证了该方案的可行性和有效性。     

电动汽车用转子永磁型无刷电机与控制系统容错技术综述

转子永磁型无刷电机具有效率高、功率密度高、控制灵活等特点,在电动汽车领域得到广泛应用。电动汽车对电机驱动系统可靠性有很高的要求,容错技术是提高电机驱动系统可靠性的重要途径。从电机结构容错设计和容错控制策略两方面对转子永磁型无刷电机系统容错技术进行系统地阐述和分析。在电机设计方面,通过电机的相间隔离设计和增加辅助励磁源设计来分析电机绕组故障与永磁体退磁故障容错技术;在电机控制方面,采用相应的容错控制策略来讨论电机绕组故障和永磁体退磁故障以及电机驱动系统中逆变器故障容错技术。最后,指出目前容错技术存在的主要问题以及未来发展方向,为电动汽车用电机驱动系统容错技术研究工作的进一步开展提供了参考。     

浙江凯文磁业有限公司 浙江凯文磁钢有限公司

<正>浙江凯文磁钢有限公司、浙江凯文磁业有限公司同属浙江凯文控股集团有限公司下属子公司,国家高新技术企业,是国内生产和销售铁氧体磁体和钱铁硼磁体的主要基地之一。浙江凯文磁钢有限公司,自1987年开始生产永磁铁氧体磁体及相关器、组件,具备年产20000吨以上烧结铁氧体磁钢的生产能力,在浙江省东阳市拥有全新的电机磁瓦自动生产线,其中KV42/54、KV 44/44、KV 44/48等高性能汽车刹车电机、风扇电机、起动电机、空调电机用磁瓦深受客户青睐,产品     

冲制统组电机制造工艺与质量控制(8)——磁极充磁与粘接

同各种类型电机一样,冲制绕组电机的性能指标也取决于绕组结构、磁极性能和装配水平。这里着重阐述磁杉充广与粘接工艺对电机转矩与效率的影响。磁极性能的好坏取决于充磁设备的功能及操作方法、磁钢材质及检测手段、充磁夹具与充磁方法等多种因索。仪就磁极材质而言,高档次高性能的电机多采用稀土磁极,如钕铁硼、铝镍钻、钐钻等磁性材料。且生产批量较大,物美价廉的电机往往采用铁氧体磁。优质铁氧体的技术指标应符合下表要求。在确认充磁设备、充磁夹具和充磁方法符合生     

电动自行车用稀土永磁电动机

我们研制了供电动自行车及三轮车用的稀土永磁牵引电动机,该电机采用钕镨铁硼磁钢,其价格只有钕铁硼磁钢的2/5,而性能接近,且能机加工,故电机既有轻量高效的特点,而成本又不高, 和锶铁氧体磁钢电机相似。研制的24V、120W电机效率≮80％,转速900r/min,重3.5kg;12V、100W电机效率≮74％,转速950r/min,重3kg。经一级链减速后电动自行车或三轮车车速可达20km/h,经试验驱动自行车24伏时行车电流为6.3A,12V为12A;驱动小三轮车或残废人车在车速为18km/h,24伏时电流为8A。     

高压电机电缆绕组的电磁特性

为分析高压电机用电缆绕组的异常发热及烧损现象,用有限元法研究了两种常用电缆绕组的电磁特性。研究表明,当带有铜屏蔽层的电缆作为高压电机绕组时,电机运行时将在屏蔽层内感应很大的涡流;不带金属屏蔽层的电缆作为电机绕组时,电机运行时可能在定子槽内及电机端部发生电晕放电。另外,还研究了利用不导磁钢丝铠装电缆作为高压电机绕组的可行性。研究表明:不导磁钢丝铠装电缆不但能实现电气屏蔽和传导接地电流的作用,而且能降低电机运行中屏蔽层内感应的涡流。研究结果对高压电机用电缆绕组的设计和选型有重要的参考价值。     

基于电动汽车驱动的双定子永磁无刷直流电机绕组换接运行分析

基于电动汽车驱动系统的要求,本文分析了双定子永磁无刷直流电机的结构特点,提出采用绕组换接的方法可使该电机具有宽广的运行范围,且在整个运行范围内具有较高的综合运行效率。首先给出了双定子永磁无刷直流电机适合于电动汽车驱动的结构原理,然后专门设计了一台电动汽车驱动用双定子永磁无刷直流电机,通过绕组换接拓展了其转速范围,经过有限元仿真和样机实验确定了电机在不同运行状态下绕组连接方式的的选择原则,最后给出了双定子永磁无刷直流电机绕组换接的方法和换接电路,分析了其换接过程,并通过有限元仿真验证了这一方法的可行性。     

混合式永磁同步电机转子磁路结构研究

针对电动汽车用驱动电机高成本、高温工况条件性能下降及永磁体退磁等问题,开展了双层"C"+"V"形磁障结构、采用钕铁硼永磁体与铁氧体永磁体的混合式永磁同步电机的相关研究。利用有限元方法,重点研究了包括形状、深度、宽度与磁障间隔比例等转子磁路结构关键参数,对电机最大输出转矩能力的影响。研究结果表明,混合式永磁同步电机可以在明显降低成本的前提下,满足当前电动汽车驱动电机的使用要求。     

电动汽车用调速永磁同步电动机分析与设计

根据电动汽车驱动用调速永磁同步电动机的技术要求确定电机的主要尺寸,对内置式转子结构、永磁体尺寸、转子偏心距进行了设计,并根据电动汽车的运行工况确定了电机绕组的连接方式及匝数。建立了电机的二维有限元模型,计算了电机在空载情况下的漏磁系数、反电势及额定输出转矩。最后制作样机进行相关性能的测试,测试结果符合电动汽车设计的技术要求。该文为电动汽车用调速永磁同步电动机的设计提供了相关方法,具有一定的参考意义。     

双绕组永磁容错电机的余度电驱动系统

提出一种基于双绕组永磁容错电机的余度电驱动系统,其电机本体采用转子磁钢离心式对称六相十极永磁容错电机,定子中包含两套相互独立的三相绕组。系统采用了基于矢量控制的热备份余度容错控制策略,同时采取故障诊断与余度通信策略。对基于双绕组永磁容错电机的余度电驱动系统进行了一相绕组断路和一相绕组短路故障态的仿真验证,并搭建了系统试验平台对其进行了试验验证。仿真和试验表明,当系统发生断路或短路故障后,电机输出性能仍可保持不变,实现了系统断路或短路故障容错,证明了电机设计的合理性及余度容错控制策略的正确性。     

电动汽车分数槽绕组永磁电机转矩特性研究

针对永磁电机转矩特性研究主要分为如何提高输出转矩和降低转矩波动的研究。电动汽车驱动用电机要求电机应具有较大的输出转矩和较小的转矩波动,满足电动汽车安全性和舒适性需求。为了满足上述需求,以60 k W内置式分数槽集中绕组永磁同步电机为例,利用现代计算机仿真,研究电动汽车用永磁同步电机转矩特性,为提高电机输出转矩、降低电机转矩波动提供了理论依据,得出能够指导工程实践的有益结论。     

电动汽车驱动电机用绝缘材料现状与发展趋势

伴随着近年来电动汽车产业的兴起,电动汽车驱动电机技术正在不断发展。电动汽车驱动电机极力追求高速、高功率密度、轻量小型化、高可靠性,性能优异的绝缘材料是提升电动汽车驱动电机可靠性和高功率密度的重要基础,是持续发展高频高压高温内油冷驱动电机的技术支撑。本文着重介绍了电动汽车驱动电机用主要绝缘材料的现状及其研发与评定研究进展,指出了未来电动汽车驱动电机用绝缘材料发展需攻克的一些关键技术。     

国内外动态

稀土磁钢正引起人们更广泛的注意电子用磁钢的需求已从铝镍钴磁钢转向铁氧体磁钢,现正转向复合磁钢——也称之为橡塑磁钢。同时铁氧体正在被稀土磁钢所取代。根据日本工业橡塑磁钢协会的报告,橡塑磁钢在市场上只占据很小的比例,大约为20％。橡塑磁钢的制造橡塑磁钢是通过塑料和橡胶材料与磁粉混合而成的。这使其有一个优点,这就是可以铸成一个很复杂的片状。普通磁钢易碎,难以制成薄片状,它需要粘合材料进行二次粘结。尽管橡塑磁钢的磁能积只有普通磁钢的三分之一,但易于制成环形磁钢,并能与电机轴集成一体。稀土橡塑磁钢由于人们对体积更小、重量更轻的电子产品的     

电动汽车用永磁同步电机失磁机理与选区渗重稀土研究

由于电动汽车用永磁同步电机(PMSM)具有高功率密度的设计要求,使得磁钢更易受到电磁以及高温影响致使出现不可逆失磁,为此常在磁钢制备时加入大量镝、铽等贵重稀土元素,但该方法使得磁钢材料价格激增。本文以一台“三角”型内置式永磁同步电机为研究对象,分别研究了温度、电枢电流大小以及弱磁角这三个因素对电机磁钢的失磁特性影响,进而确定磁钢的易失磁位置及失磁扩散规律。在此基础上,通过将电机磁钢材料的牌号更改为较低的牌号,并提出合理的选区渗重稀土设计方案,实现了在不损失电机性能的情况下,减少重稀土元素用量的目的。最后,提出一种适用于计算选区渗重稀土设计方案中最大内禀矫顽力提升倍数的方法,可为电动汽车用永磁同步电机磁钢减重稀土研发设计提供参考。     

新型无刷电动机系列

最近,美国Honey well公司推出了一种新的无刷电动机系列。该系列电机的转子使用锶-铁氧体,也可用钐钴磁钢制成。定子上安放激磁绕组,由电子控制线路实现换向。电机的额定转速从1800转/分到7500转/分。在整个额定转速范围内,电机均能满载运转,而且转速控制性能较好。该系列电机的单位比功率较高,重量从3.5kg～8.2kg,功率从100W～2200W,启动力矩从0.9～3.6Nm。电机寿命可达两万小时。电机中使用三个霍尔传感器和一个四极环形磁钢来给出转轴的位置信号,这些信号控制放大器的     

电动汽车驱动电机绕组端部喷淋冷却温度场分析

电动汽车驱动用永磁同步电机（PMSM）具有功率密度高、质量轻、体积小、内部机构紧凑等特点。因此,电机内部散热压力较大,若不能及时有效地散热,会产生严重的温升问题,限制电机功率。针对PMSM绕组端部发热严重的问题,采用喷淋冷却的方式,通过将冷却介质离散化,分析了不同喷嘴、不同流量和不同喷淋位置下的冷却效果和流体运动情况。选择合理的喷淋形式与喷淋流量后,将喷淋冷却与水冷电机绕组端部的温度场进行比较。分析结果证明了喷淋冷却的有效性,为后续的电动汽车驱动电机的喷淋冷却研究提供了一定的参考。     

电动汽车用开关磁阻电机集成功率变换器设计

电动汽车用开关磁阻电机控制系统包含电机驱动和电池充电电路,降低了系统集成度和功率密度。以开关磁阻电机不对称半桥式功率变换器为基础,设计了一种用于电动汽车的集成功率变换器,增加了前端电路,通过控制前端电路可以实现电机驱动和电池充电两种工作模式。在电机驱动模式下利用电容器的充放电功能提高了系统的能量比,给出了电容器的容量估算方法,对比了不同容量对系统性能的影响。在电池充电模式下利用电机绕组作为充电电感,对原有功率器件复用,实现了具有功率因数校正（PFC）的功能充电方式,有效地改善了交流信号,分析了电机绕组作为充电电感的限定条件,实现了恒流充电和恒压充电过程,最后通过Matlab/Simulink仿真验证了方案的有效性。     

定子错位型混合励磁轴向磁通切换电机容错控制策略研究

定子错位型混合励磁轴向磁通切换(twisted-stator hybrid axial field flux-switching,TS-HAFFS)电机,具有轴向尺寸短、转矩密度大、调节范围宽、容错能力强等优点,适用于电动汽车驱动系统。为提高电驱动在系统故障状态下的运行性能,基于一台三相6/10极TS-HAFFS电机,提出一种基于恒定磁动势法的励磁绕组容错控制策略,并分别对电枢绕组容错策略和励磁绕组容错策略下TS-HAFFS电机控制系统进行仿真研究与实验验证。仿真与实验结果表明,单相绕组开路故障时2种方法均可维持电机转速、转矩基本不变,保证系统带故障运行的稳定性。相比于电枢绕组容错策略,采用励磁绕组容错控制的TS-HAFFS电机容错控制系统具有更广泛的应用场景和更好的系统性能,适用于电动汽车调速控制。