摘要：现代化科学技术的进步使得以永磁同步电机为基础的新能源汽车推广使用成为可能，本身针对新能源汽车当中的用词同步电机结构设计和特性进行研究，利用先进的Ansoft软件对永磁同步电机进行建模，对永磁同步电机的定转子结构以及气隙大小、永磁体充磁等相关参数进行确定，使得永磁同步电机的结构参数能够满足新能源汽车性能的要求。文章对模型进行仿真分析，根据仿真结果优化永磁同步电机的结构，优化永磁同步电机模型，为新能源汽车的质量优化提供有力参考。
关键词：永磁同步电机；电机优化；仿真分析；结构设计；特性；
引言
新能源汽车主要以电能作为驱动，其本身具有噪声低.环境污染小等特点，新能源汽车的投入使用能够切实的实现对国家能源消耗的优化，使得由汽车引起的环境污染、交通污染得到有效控制，促进我国各项经济的持续发展。电动新能源汽车对于其自身的驱动电机有着新的要求，其要求驱动电机质量和体积要较轻较小，功率较高，在宽阔的调速范围当中效率较好，能够使用多种不同的环境，永磁同步电机以其自身的可靠性和低廉价格受到大众欢迎，本文通过对永磁同步电机的结构设计和特性进行分析，为电机设计技术.控制技术以及兴能源汽车的优化协调合理开展莫定坚实的基础。
一、对电机电磁结构的设计工作
电子本身的定子外径要求230mm，其线电压小于300V，针对这方面的要求文章以四对极电机作为实验对象，跨距4槽，5A/mm2进行仿真操作，永磁同步电机的结构和尺寸如图1、表1所示。
1.1对定子结构的叙述
由表1可得，定子槽数选择36槽，为了减少端部的长度主要采用双层绕组的方式进行仿真操作，采用双层绕组的方式以降低转矩脉动。在定子尺寸改变上，选择0.8mm线径的导线投入工作。当槽深达到18.9mm 时通过改变定子轭部的实际厚度以获取相关数据如表2所示。
由表2的数据可得，其定子轭部厚度的变化会影响电机的实际输出转矩，电机的输出转矩随着定子轭部厚度的变化从急剧增大到缓慢增大变化。转矩脉动以及转矩脉动的占比则表现出先下降再上升的趋势，转矩脉动的变化相比之下变化幅度脚下。由表数据分析可得，我们选择轭部厚度在9.1mm的定子进行仿真研究。
1.2永磁体的具体结构研究
1.2.1 永磁体的尺寸
图2对永磁同步电机的尺寸进行表述，其结构用三角形结构标识，尺寸如表3所示。
通过改变永磁体的相关尺寸，在仿真技术的支持下可以得到以下不同尺寸永磁体的电机特性，具体数据如表4 所示。表4对各个永磁体结构下的电机平均转矩以及空载气隙磁密数据进行分别统计，当永磁体的磁极磁体尺寸为13.6x4时，其电机的平均转矩最大，相应的空载气隙磁密较合理，因此选择的永磁体为13.6x4的结构参数。
1.2.2一字形永磁体
图3对三角形永磁体电机和V形永磁体电机的不同工况下的实际工作进行仿真实践比较。这个时候V形电机的空载气隙磁密为0.708T，而三角形电机为0.771T，其气隙的磁密相比之下有些许下降趋势，图中随着电流密度的不断加大，三角形永磁体电机和V形永磁体电机的转矩也越来越大。由仿真数据的可得，若加大电机本身的磁通量，就可以提高能量转换的大小。
由图可得一字形永磁体对两侧永磁体的聚磁作用较明显，进而导致原平顶波发生变化（如图4所示）。
1.3气隙磁密
影响电机气隙磁密以及转矩输出的参数之一是电机的气隙宽度，其中电机气隙宽度的数值影响着电机颞部的电磁关系，其数值还受加工工艺以及电机工作条件方面的限制。以仿真实验设置电机的气隙宽度0.65mm、0.70mm、0.75mm。电机的空载气隙磁密变化如图5所示。由图数据可得，当气隙宽度增大时，其空载气隙磁通密度的数据将随着气隙宽度的增大而下降，但其波形宽度并不变化。表5可得，气隙宽度的增加对平均转矩也有一定程度影响，气隙宽度的增加使得平均转矩有下降趋势。
在现实生活当中的设计工作当中，为了保障较大的转矩和功率密度，要在保障实际情况的基础上，要选择较小的气隙宽度。（选用0.7mm气隙宽度进行仿真研究）
二、结论
①文章使用Ansoft先进技术对电机进行建模仿真分析，从数据和图表来看，其定转子结构以及不同的永磁体结构对电机性能有着不同的影响"。其中，平均转矩，磁通密度为0.7- 0.8T，转矩脉动，槽满率78%等角度，以仿真实践得出的结果进行深入分析可以得到较为合理的电机模型。
②随着定子轭部的厚度不断增大，其电机的输出转矩也不断的增加，后来电机的输出转矩逐渐变得缓慢；转矩脉动以及转矩脉动所占的比例主要呈现出先下降后上升的特点，但是转矩脉动以及其所占的比例变化较小。
③对于不同的永磁体结构电机性能，其中三角形电机的气隙磁密要高于V电机，通过增大电机的磁通量可以提高能量的实际转换大小。且磁密分布较正弦，其基波分 量高、谐波分量少，由此可得一字形永磁体对两侧永磁体的聚磁作用较显著!。这就使得电机的合理优化成为可能，可以通过降低气隙磁密当中的空间高次谐波分量以减少定子铁芯当中的附加损耗以及转子内部的涡流损耗，达到提高电机效率的最终目的。
结束语
综上所述，本文针对当下新能源汽车当中使用的永磁结构电机的结构设计以及性能进行分析，运行现代化的Ansoft软件对电机进行仿真建模分析，从而确定永磁同步电机的定转子结构、气隙大小、永磁体充磁等参数，进而保障永磁体同步电机能够满足相关性能需求。通过对仿真模型进行电磁特性的仿真分析，以仿真结果对电机结构进行优化，保证现实当中能够科学的对永磁体电机进行优化。
参考文献：
[1]宋守许，许可，王文哲，等.基于转子再设计的电动汽车永磁同步电机再制造研究[]电机与控制应用，2017.
[2]邱腾飞，温旭辉，赵峰，等.永磁同步电机控制参数设计方法[J]电工电能新技术，2016.
论文作者:程光远
论文发表刊物:《基层建设》2019年第12期
论文发表时间:2019/7/22
标签：永磁论文; 电机论文; 转矩论文; 定子论文; 结构论文; 同步电机论文; 宽度论文; 《基层建设》2019年第12期论文;