阅读说明：本技术 一种电动汽车永磁同步电机效率的优化方法及系统 (Method and system for optimizing efficiency of permanent magnet synchronous motor of electric vehicle ) 是由 张德胜 于 2019-09-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种电动汽车永磁同步电机效率的优化方法及系统。本发明涉及的一种电动汽车永磁同步电机效率的优化方法，其特征在于，包括步骤：S11.对电机损耗进行分析，并得到分析结果；所述损耗包括机械损耗、铜损耗和铁损耗；S12.根据电机损耗分析结果对永磁同步电机进行优化；所述优化包括磁钢沿轴向分段、增加电机凸极率。本发明通过效率优化方法，可以进一步降低损耗，得到各个工况下的准确损耗计算结果，从而确定电机的计算效率，并可以针对特定工况对电机效率进行优化。(The invention discloses a method and a system for optimizing efficiency of a permanent magnet synchronous motor of an electric vehicle. The invention relates to an optimization method of efficiency of a permanent magnet synchronous motor of an electric automobile, which is characterized by comprising the following steps: s11, analyzing the motor loss to obtain an analysis result; the losses include mechanical, copper and iron losses; s12, optimizing the permanent magnet synchronous motor according to the motor loss analysis result; the optimization comprises the steps that the magnetic steel is segmented along the axial direction, and the salient pole rate of the motor is increased. According to the invention, through the efficiency optimization method, the loss can be further reduced, and the accurate loss calculation result under each working condition is obtained, so that the calculation efficiency of the motor is determined, and the motor efficiency can be optimized aiming at the specific working condition.)

一种电动汽车永磁同步电机效率的优化方法及系统

技术领域

本发明涉及车辆通信技术领域，尤其涉及一种电动汽车永磁同步电机效率的优化方法及系统。

背景技术

随着社会的发展，电动汽车已成为现在社会发展的趋势，与内燃机汽车相比，电动汽车具有高效、无污染、低噪声等优点。开发高性能的电动汽车得到各国政府、汽车制造商、科研院所的高度重视,纷纷制定电动汽车研制计划，掀起全球范围内的电动汽车开发热潮。同时，电动汽车对驱动电机的效率、功率密度、性价比及安全性等提出了越来越高的要求。内置式永磁同步电机以其功率密度高、低速输出转矩大、体积小、可利用其磁阻效应来提高电机效率和改善调速特性等优点,特别适宜用作电动汽车的驱动电机。

永磁电机的磁极由磁钢构成。由于变频器的输出电压中含有大量的高次谐波，会在电机中产生较大的谐波损耗，引起较高的温升。当连接变频器的永磁电机长时间运行在高温度、强磁场环境条件下，如果磁钢的耐温性能较差，则磁钢容易发生磁性能降低、不可逆退磁等不良结果，导致磁钢失效，永磁电机无法工作，而这些危害总是从磁极的局部温升最高点开始的。

磁极的局部温升最高点一方面取决于该位置的散热条件，另一方面与该位置的磁钢涡流损耗大小密切相关。汽车电机效率和损耗紧密相关，因此需要对电机效率进行优化，而对汽车电机效率的计算需要对电机损耗的准确分析计算。本发明提出一种电动汽车永磁同步电机效率的优化方法，针对电机效率进行优化。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种电动汽车永磁同步电机效率的优化方法及系统，通过效率优化方法，可以进一步降低损耗，得到各个工况下的准确损耗计算结果，从而确定电机的计算效率，并可以针对特定工况对电机效率进行优化。

为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：

一种电动汽车永磁同步电机效率的优化方法，包括步骤：

S1.对电机损耗进行分析，并得到分析结果；所述损耗包括机械损耗、铜损耗和铁损耗；

S2.根据电机损耗分析结果对永磁同步电机进行优化；所述优化包括磁钢沿轴向分段、增加电机凸极率。

进一步的，所述磁钢沿轴向分段降低了磁钢涡流损耗，提高了电机效率。

进一步的，所述增加电机凸极率是通过优化转子磁极分层数而增加的电机凸极率。

进一步的，所述优化转子磁极分层数为将转子磁极层数分为两层。

相应的，还提供一种电动汽车永磁同步电机效率的优化系统，包括：

分析模块，用于对电机损耗进行分析，并得到分析结果；所述损耗包括机械损耗、铜损耗和铁损耗；

优化模块，用于根据电机损耗分析结果对永磁同步电机进行优化；所述优化包括磁钢沿轴向分段、增加电机凸极率。

进一步的，所述磁钢沿轴向分段降低了磁钢涡流损耗，提高了电机效率。

进一步的，所述增加电机凸极率是通过优化转子磁极分层数而增加的电机凸极率。

进一步的，所述优化转子磁极分层数为将转子磁极层数分为两层。

与现有技术相比，本发明通过效率优化方法，可以进一步降低损耗，得到各个工况下的准确损耗计算结果，从而确定电机的计算效率，并可以针对特定工况对电机效率进行优化。

附图说明

图1是实施例一提供的一种电动汽车永磁同步电机效率的优化系统结构图；

图2是实施例一提供的最优磁钢分层数分析示意图；

图3是实施例二提供的一种电动汽车永磁同步电机效率的优化方法流程图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种电动汽车永磁同步电机效率的优化方法及系统。

实施例一

一种电动汽车永磁同步电机效率的优化方法，如图1所示，包括步骤：

S11.对电机损耗进行分析，并得到分析结果；所述损耗包括机械损耗、铜损耗和铁损耗；

S12.根据电机损耗分析结果对永磁同步电机进行优化；所述优化包括磁钢沿轴向分段、增加电机凸极率。

本实施例对磁钢轴向分段数对磁钢损耗的影响进行分析：

当磁钢被分为2块后，永磁体涡流密度减小；当磁钢分割成N段之后，永磁体涡流密度越来越小。磁钢分段不仅能够有效降低磁钢涡流损耗，且对电机的性能不会造成影响。其中，磁钢分段分为轴向、周向分段以及不分段3中。

本实施例采用将磁钢沿轴向分段，磁钢沿轴向分段可以有效阻碍磁钢内部轴向涡流，从而降低磁钢涡流损耗，提升电机效率。但是不同分段数对不同频率的损耗抑制效果不同。为了有针对性的抑制这部分损耗，同时不对磁钢装配和加工产生过大压力，需要综合评估分段数和损耗抑制效果。

本实施例对增加凸极率对电机铜损耗的影响进行分析：

随着凸极率的增加，在大多数工况下电机电流会降低，从而铜损耗得到了抑制。增大交轴电感（L_q）是最直接增加凸极率的一种方式。可以通过优化转子磁极分层数来提升，从而增加凸极率。但是随着层数的增加，电机加工难度会显著上升。不过当层数超过两层时，对增加凸极率的作用变得不再明显。因此，双层磁钢是一种比较均衡的设计选择。但就具体设计而言，仍需考虑转子尺寸等因数来选择合适的层数。

如图2所示为最优磁钢分层数分析，其中，L_d表示电机定子绕直轴电感，L_q表示电机定子绕交轴电感， Lq-Ld表示凸极率。

本实施例通过效率优化方法，可以进一步降低损耗，得到各个工况下的准确损耗计算结果，从而确定电机的计算效率，并可以针对特定工况对电机效率进行优化。

实施例二

一种电动汽车永磁同步电机效率的优化系统，如图2所示，包括步骤：

分析模块11，用于对电机损耗进行分析，并得到分析结果；所述损耗包括机械损耗、铜损耗和铁损耗；

优化模块12，用于根据电机损耗分析结果对永磁同步电机进行优化；所述优化包括磁钢沿轴向分段、增加电机凸极率。

本实施例对磁钢轴向分段数对磁钢损耗的影响进行分析：

当磁钢被分为2块后，永磁体涡流密度减小；当磁钢分割成N段之后，永磁体涡流密度越来越小。磁钢分段不仅能够有效降低磁钢涡流损耗，且对电机的性能不会造成影响。其中，磁钢分段分为轴向、周向分段以及不分段3中。

本实施例采用将磁钢沿轴向分段，磁钢沿轴向分段可以有效阻碍磁钢内部轴向涡流，从而降低磁钢涡流损耗，提升电机效率。但是不同分段数对不同频率的损耗抑制效果不同。为了有针对性的抑制这部分损耗，同时不对磁钢装配和加工产生过大压力，需要综合评估分段数和损耗抑制效果。

本实施例对增加凸极率对电机铜损耗的影响进行分析：

随着凸极率的增加，在大多数工况下电机电流会降低，从而铜损耗得到了抑制。增大交轴电感（L_q）是最直接增加凸极率的一种方式。可以通过优化转子磁极分层数来提升，从而增加凸极率。但是随着层数的增加，电机加工难度会显著上升。不过当层数超过两层时，对增加凸极率的作用变得不再明显。因此，双层磁钢是一种比较均衡的设计选择。但就具体设计而言，仍需考虑转子尺寸等因数来选择合适的层数。

本实施例通过效率优化方法，可以进一步降低损耗，得到各个工况下的准确损耗计算结果，从而确定电机的计算效率，并可以针对特定工况对电机效率进行优化。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例， 而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。