（广东绿通新能源电动车科技股份有限公司）
摘要：近年来，电动观光车越来受到旅游景区、楼盘、园区、大型场馆、展览活动地客户的青睐。但随着市场对场地车越来越高的续航能力、驱动能力、调速性能的不但提高，永磁同步电机进入了电动观光车的设计中。永磁同步电机具有功率密度高、调速范围广、效率高、尺寸小等优点，在电动观光车中应用前景广阔。该文通过分析电动观光车对驱动电机性能的要求，研究电动观光车用永磁同步电机的结构与工作原理，设计出电动观光车永磁同步电机设计方案。
关键词：电动观光车；永磁同步电机；磁通
一、电动观光车对驱动电机性能的要求
电动观光车与电动汽车所运行的状态不同，电动观光车所运行的速度较低30km/h，且对车辆的加速度要求不高，但对车辆的低速大扭矩有很高的要求，运行工况也复杂，大部分使用在山地景区，密集人流运输等场合，因此对驱动电机的性能、尺寸都有相应的要求：1、在同等电池容量的情况下车辆要有尽可能大的续航里程，为了提高观光车的续航里程，要求电动机能耗低、效率高。2、观光车在景区大坡道上下坡时电机的驱动扭矩和制动扭矩尽可能大，这就要求电机具有宽范围的扭矩特性和较强的过载能力，在设计中可选取较大的过载系数。3、由于电动观光车是低成本车辆所以车辆中没有多级传动变速箱，电机直接安装在驱动桥上，且为满足各种工况后桥速比都较大16～22这就要求电机调速范围宽泛。4、观光车在运行中会频繁起步、加速、制动减速、爬坡等，要求电机具有较大的启动转矩。5、为了尽可能的增大观光车电池安装空间、便于电机适用不同型号的后桥同时减轻观光车重量，要求电机比功率较大、体积小、尽量采用较高的额定电压（72V～114V）。
二、永磁同步电机总体设计
2.1 转子磁路结构选择
转子磁路结构选择 转子磁路结构对永磁同步电机的驱动性能产生很大影响，是电机设计阶段首先要考虑的问题。隔磁桥能有效控制磁漏系数的大小，因此合理设计隔磁桥很重要。磁漏系数小电机的抗去磁能力减弱，磁漏系数大所需永磁体量就多。因此需要对电机的磁路结构进行合理设计以满足电动汽车对驱动电机的要求。
不同的磁路结构对电机的电感参数影响很大，主要根据永磁体布置与转子位置不同分为表面置式与内置式。由于永磁体内置式切向式永磁同步电机转矩输出能力比其他电机强、调速范围宽、结构紧凑、运行可靠。因此选用该种结构形式为本课题研究对象。
2.2 电磁设计
内置式永磁同步电动机的转子结构中，永磁体位于导条和铁芯轴孔之间的铁芯中，通常交轴磁阻小于直轴磁阻，转子磁路不对称，所产生的磁阻转矩有助于提高过载能力和转矩密度。鼠笼直接面向空气气隙，起动性能好，广泛应用于要求起动性能高的场合。与其他结构永磁同步电动机相比，内置式结构的缺点是漏磁大，需要采取一定的隔磁措施，转子机械强度差。
2.3 主要尺寸的选择
永磁同步电机的永磁体，能选择的主要尺寸是比较小的径向尺寸。
2.4 气隙大小的选择
选择合适的气隙大小，易于安装。
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2.5 定子和转子的设计
由于电机与后桥为直连方式，为防止齿轮油泄漏，电机定子前端盖需要做防渗漏处理。定子的设计与异步电定子相似，选择合理的定子基座、定子槽型尺寸同时考虑机械强度的要求。转子的选择应考虑电机的起动性能与磁通密度同时转子机械强度也很重要，要确保转子的机械强度，但由于永磁转子上下分布。如果转子环小，易发生断条故障。由于一个额外的磁电机转子，转子不能正常工作，发动机也将损失降低电机的噪声发动机噪音和振动，降低平整度。
2.6设计永磁体
目前，永磁同步电机永磁体材料采用稀土材料钕铁硼，它具有很高的矫顽力和磁能积，磁能积是普通铁氧永磁体的6倍以上。因此本电机转子永磁体用稀土材料钕铁硼NdFe35作为永磁体材料。磁通面积的大小由永磁体的宽度决定，永磁体的退磁由厚度决定。
三、结构优化与仿真
3.1 转子结构
相比矩形磁铁，小瓦制造很难磁化平行的矩形，永磁体磁化时，磁化的径向结构代替永久磁铁和电动机，成为永磁电机的应用。基于上述技术参数的永磁同步电动机设计数的永磁体宽度假设分析的电机转子的每个磁极，即通过一个长度，宽度来判断。永磁电机的结构较单一，电机的空载磁场转换为电能在大小和分布的基础上直接对每个磁极的空载磁场流量值的发动机扭矩，效率和性能起着决定性的作用。利用有限元分析软件可以对电机的建模进行仿真设计。可获得转子气隙的磁通密度和在不同领域产生的结果。把文件列表用MATLAB软件处理分析。从这些气隙分布表明，电机转子结构的间隙磁感应强度值太低，远低于期望值，从电动机的气隙谐波分析表明，基本内容发动机是不够的，有害的波含量高，本机采用永磁体产生的气隙宽度，太大间隙的宽度对发动机的性能不好。转子的核心是一个定子尺寸，尽可能针对空间。在该系统中，每个电极为一个永久磁铁。要降低电机的间隙宽度，对其转子的有限元建模与仿真，并分析气隙分布。
3.2 极电机结构
随着永磁段数的增加，每块磁铁间隙宽度减小，电机缺口在每个电机的气隙结构进行改进。永久磁铁的极数的转子形成一个有间隙的磁通密度。进行气隙谐波分析。每极气隙的永磁电机包括两阶段和三阶段的结构才能成型。在这段时间要测量电机气隙的平均水平以及设计的价值。为了提高电机的性能，但增长速度有限，而且增加非常困难，满足观光车工业设计。
3.3 结构设计
分析了转子磁场的气隙 C波，谐波电机轴的设计中，在定子槽中消除在电机气隙，而在第三次谐波，使用有效的手段进行控制，对消除需要的转子结构进行了改进，提高电机的气隙和波两种波形，两阶段和三阶段永磁电机气隙分布。测量每极气隙谐波和电机气隙磁密密度，以及波形。一个连续分布的永磁体，在一种永磁段的两侧，但是会有漏磁的现象，对永磁同步电机的特殊结构，加强气隙磁通密度转子的改进，建模与仿真是很必要的。保持一个比较分析，保持三个阶段的同步。每极永磁同步电动机的气隙谐波要集中的处理，谐波有更大的抑制谐波。永磁同步电动机每极气隙分布不集中。摄动永磁同步电动机时，每极气隙谐波集中气隙含量的增加为4.03%。同时减少了谐波的含量12.12%，CLM电机谐波含量减少，气隙磁通密度有显著的改善。
新发动机的功率角与传统的相比较，磁路是不同的，当新节点在电机设计时，路径的精度在这段时间需要满足的电磁数值计算。马达是电力装置的工作输出转矩软件，具有重要价值，有不同的虚拟机能力。计算视角下功率、扭矩，每个永磁体是均匀分布的永久磁铁。每束的磁阻转矩，永磁同步电动机非常关键，因为分布的磁电机，轴是约束的。永磁同步电机电抗差异小于轴的轴电抗，最大转矩应大于角900，分析新的观光车角曲线的最大力量扭矩出现在超过100个职位。在整个角度扭矩特性有了显著的提高，也提高了气隙的空间，使电机结构改变，也提供了一个额外的改进的磁阻转矩，加强永磁同步电机的能力，更加大了电机扭矩。
结束语：
首先介绍电动观光车不同运行状况对电机的要求，根据要求来确定永磁同步电机的性能参数，以满足电动观光车的要求。根据目标参数综合分析比较后确定转子结构为内置切向式的永磁同步电机为本论文研究对象。
参考文献：
[1]代颖.电动车驱动用永磁同步电机的研究 2016
[2]温有东.电动观光车用永磁同步电机的研究 2017
[3]程福秀，林金铭.现代电机设计 2016
论文作者:卢宗坚
论文发表刊物:《河南电力》2018年18期
论文发表时间:2019/3/13
标签：永磁论文; 电机论文; 转子论文; 结构论文; 谐波论文; 观光车论文; 同步电机论文; 《河南电力》2018年18期论文;