电动汽车用内嵌式不等厚磁极永磁驱动电机的优化与分析

摘要

为了提高电动汽车用永磁驱动电机的输出转矩，同时削弱齿槽转矩，降低转矩脉动，提出一种在不等厚磁极间开辅助槽的内嵌式永磁电机。首先，通过分析不等厚磁极的几何关系，建立转子径向气隙磁密与磁极参数间的数学模型；其次，利用能量法和傅里叶分析法，建立转子磁极与齿槽转矩的关系表达式，推导出不等厚磁极与转子辅助槽对齿槽转矩的影响因素；再次，通过等效磁路法建立了电机交、直轴电感的解析表达式，获得不等厚磁极与转子辅助槽对输出转矩的影响参数；最后，以转矩脉动、齿槽转矩以及输出转矩为优化目标，利用粒子群优化算法，对最大磁极厚度、最小磁极厚度、磁极宽度、转子辅助槽的深度以及宽度进行多目标优化，从而确定最优参数，并试制样机进行实验测试。结果表明：优化后电机转矩脉动降低13.76个百分点，齿槽转矩减小约51.7%,输出转矩提高14.2%,验证了理论计算和仿真分析的正确性。所提新型永磁电机拓扑结构及其优化设计方法能够有效提升输出特性，为电动汽车用驱动电机设计提供了一定的理论参考。

关键词

电机学 / 电动汽车 / 永磁驱动电机 / 不等厚磁极 / 转子开槽 / 多目标优化

基金资助

国家自然科学基金(52305276); 天津市教委科研计划项目(2022KJ122); 天津职业技术师范大学科研启动项目(KYQD202339)